JP2013186307A - 機械装置の外装ケース - Google Patents

Abstract

【課題】 内部で発生した騒音を外部に漏らさない機械装置の外装ケースを提供する。
【解決手段】 複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成される機械装置の外装ケース５０、例えば、パワーショベルＰＣのキャビン５１やエンジンカバー５２において、その構成面の内側面に、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルからなるセル吸音体３０Ａを形成する。また、排気口５Ｔ等を有底セル吸音体３０Ｂで覆う。セル吸音体３０Ａにより外装ケース５０の構成面の張り剛性を強化し、その振動を押さえ込むハニカム構造の機能と、無数のセルの集合体としての顕著な吸音機能との相乗効果による高度の静音化が達成される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、騒音を発生させる機械装置を外側から覆うように使用することによって、機械装置の本来の機能を害することなく外部に漏出する騒音レベルを低減することができる機械装置の外装ケースに関する。

機械装置には、意図することなく騒音を発生させるものが多い。建設機械のような重機類については、騒音の発生は機能必然的、構造必然的であって、やむを得ないとする諦観的見解もあろうが、このことは、機械設計者の静音化努力責任を免除するものではない。また、精神的作業を補助する事務機器のように、騒音レベル自体は大きくはないものの、その性質上僅かの音でも気に障るような性質の音もある。何れにしても、複雑化多様化した機械化社会は、多種多様な意図しない騒音を大量に発生させている。

現代社会は、機械装置の恩恵無くしては運営することができない。しかし、今後の一層の機械化の進展によって量比例的に騒音量も増大するということでは、少しく問題があると言わざるを得ない。機械装置の恩恵を受ける人の周囲にその騒音を受忍している人がいることを忘れるべきではない。このことは既に先賢らによって認識され、従来より多種多様な機械装置に関する静音化の提案がなされている。これらのうち、一般的に騒音が問題視される機械装置に関する提案の代表例を参考に供する（下記、先行技術文献欄参照）。

特許４４３６２９３号公報 特許３７８３３７３号公報 特開２０１０−２４８２４号公報 特開２０１０−８４４２８号公報 特開２０１０−２２２９９８号公報 特開２０１１−１８８８０号公報 特開２００８−９０９３１号公報

吸音メカニズムは、類型的に、多孔質型と膜振動型と共鳴器型があると言われている。したがって、これらの複合型の技術が存在することは自明的である。ここで、それ以外の吸音技術がないのかと問われると、返答に窮する。吸音技術の各類型は、基本的な技術類型であり、各基本的技術類型には吸音周波数帯域を調整する等の目的による変形例が存在する。また、いずれの類型に属するのか、判断することもできないような例も少なからず存在する。次に、上記特許文献に示される吸音技術の利害得失について簡単に説明する。

上記特許文献１に開示される吸音技術は、建設機械に関して共鳴器型の吸音技術を適用した例である。ただし、吸音ダクト内には、多孔質型の適用である吸音材が内装され、併用的効果が意図されている。吸音ダクトの断面長さが吸音を意図する音波の波長、および１／２波長において特に効果があるとする。

上記共鳴器型を基本形とする吸音技術は、吸音ダクト等の吸音構成物のサイズが、吸音を意図する音波の波長を基準に設定されるので、必然的に大寸法のものとなり、機械装置の外装ケース内に設置する際の設置自由度に大きな制限を伴うという問題がある。

上記特許文献２および特許文献３に開示される吸音技術は、建設機械に関してスプリット型の吸音技術を適用する例である。スプリット型の吸音構造体は、板状の吸音ブレードを一定間隔を隔てて並設する態様であり、吸音ブレードには、多孔質型の吸音材が併用される。このような吸音構造体は、エンジンルームの吸排気口等に設置される。

上記スプリット型の吸音技術の吸音メカニズムについては、共鳴器型の吸音技術にバッフル板（妨害板または遮音板）効果を併用するものであろうと推定される。また、バッフル板効果は、吸音ブレードをくの字形に形成することによって高められると考えられる（特許文献３参照）。

上記スプリット型の吸音技術は、空気の疎通を確保しながら目隠し効果を意図するルーバに類似する構造であり、経験則な観点からは、大きな吸音効果を望むことは困難である。

上記特許文献４に開示される吸音技術は、建設機械のキャビンに共鳴器型の吸音技術を適用した例である。共鳴器型の吸音構造体であるレゾネータは、運転席の床下に設置され、キャビン下空間経由でキャビン内に侵入する騒音を吸収するとしている。

上記提案は、第３者ばかりでなく、建設事業に従事する作業者の環境に配慮しようとする姿勢が評価できる。また、小型化が制約されるレゾネータの設置場所が巧妙である。しかし、キャビンの床は、キャビンでは最も防音が容易な箇所であり、また、別ルートでキャビン内に侵入する騒音レベルの低減には、殆んど寄与することができないと考えられる。

上記特許文献５に開示される吸音技術は、エンジン発電機の空気取り入れダクト内に複数枚のバッフル板を交互に設置した迷路構造を適用した例である。したがって、吸音技術と言うよりは、遮音技術であるという方が適切であろう。迷路構造の消音メカニズムは、直進性の高い中高音域の遮断、中低音域の複数回の回折による減衰によるものと考えられる。経験則的に一定の消音効果が認められる構造であるが、機械装置の外装ケース内には、通常、複数枚のバッフル板をこのように交互配置する余裕はないと言える。

上記特許文献６に開示される吸音技術は、冷却騒音を伴う電子機器に多孔質型の吸音技術を適用した例である。多孔質型の吸音構造体は、冷却ファンの排気口を目隠しする態様で配置され、冷却ファンからの排気は、排気口の正面位置を避けた位置に設けられる吸音構造体の開口部から排気される。すなわち、多孔質型の吸音技術に迷路構造の音道冗長化手段が併用された技術であると言える。

上記吸音技術は、吸音構造体の開口部に、新規と思われる構成を有するが、全体としては、常套的手段によるものと評価され、吸音効果についても、多孔質型の吸音材の吸音性能レベルであると思われる。

上記特許文献７に開示される吸音技術は、電子機器に共鳴器型の吸音技術を適用した例である。用いられているのは、ヘルムホルツ型の共鳴器であり、具体的には、閉じた気柱管に多数の小孔を形成した構成である。この共鳴器は、ハードディスクドライブ装置が発する騒音に共鳴するようにチューニングされるとしている。

この種の吸音構造体の消音メカニズムは、小孔に作用した特定周波数の音圧エネルギーが、気柱管内の空気を振動させて消尽し、気柱の振動は音として外部に漏れないというメカニズムである。したがって、吸音構造体に作用した音圧のうちの小孔に作用する部分が吸音されるのであり、殆んどの音圧は、小孔以外の部分で反射してしまう。また、その吸音効果は、周波数依存性が高く、吸音程度自体も高く評価されるものではない。

本願は、上記先行技術文献欄に開示されたいずれの吸音技術とも異なる技術視点を有する。従来の吸音技術は、騒音が発生するメカニズムを顧慮することなく、もっぱら、発生した騒音の処理に一辺倒している。これに対し本願は、エキサイタ型スピーカの使用経験から騒音が発生するメカニズムに着目する。エキサイタ型スピーカは、スピーカ単体では大音量を発生することができない。しかし、エキサイタ型スピーカを建築用のパネル材やガラス面に取り付けると、がぜん本領を発揮し、大音量を発する。

ここで、着目した騒音の発生するメカニズムを簡単な実験例で説明すると、例えば、電子機器の冷却ファンは、単体で運転すると格別の騒音を発生しない。しかし、これをパソコンのケースのような機械装置の外装ケースの取り付けると耳障りな騒音を発するようになる。また、例えば、送風機単体では、さほど大きな運転音を発しない場合でも、送風機をダクトに接続するとダクト全体から騒音が発生する結果となる。

上記のような現象は、単体では空気を駆動できない機械装置が、外装ケース内に収容されて外装ケースと何らかの部材を介して接続することにより、外装ケースの構成面を介して空気を駆動する結果となるようになるような現象の存在を示唆している。すなわち、機械装置が外装ケースの構成面を振動板とする一種のエキサイタ型スピーカ類似の音源機能をするのである。これは、機械装置の外装ケースは、内部に機械装置を収容する必要があることから、張り剛性（panel stiffness）が低い金属薄板による単純なパネル構造の箱体として形成されることによる。

したがって、このような現象は、音響工学的観点からは、外装ケースの構成面を強化し、その振動を抑え込む手段によって効果的に抑制することができると考えられる。この点に関し、機械装置の騒音問題に対する従来の吸音技術は、外装ケースの構成面の振動を抑え込むことには、まったく無関心であると言わざるを得ない。ただし、個々の具体的な事例においては、意図することなく偶然に外装ケースの構成面を補強する結果となっている先行技術例は存在する。しかし、このような偶然的事例は、他の機械装置に応用することができる技術的通融性を有しない。

また、従来の吸音メカニズムの３類型である多孔質型と膜振動型と共鳴器型のいずれの吸音技術においても、量と質の問題がある。すなわち、これらの吸音技術は、原理通りの効果が認められる良質の技術であるとしても、多くの場合サイズに制約のある機械装置の外装ケース内に大量に使用することができないという問題を伴うことから、顕著な成果を挙げることができないのが現状であり、より効果的な吸音技術が求められるところである。

本発明は、機械装置の騒音問題に関する従来の吸音技術が提出する問題点のいくつかを解決することを課題とする。

具体的には、従来の吸音技術が、機械装置の外装ケースの構成面を強化することを通じて騒音を低レベル化する機能を有しないという問題を解決することである。また、従来の吸音技術は、機械装置の外装ケース内に十分な吸音効果を挙げることができるほどに大量に適用することができないという問題を解決することである。さらには、吸音技術の使用量が制約される場合であっても、十分な吸音効果を奏することができる吸音技術を提供することを課題とし、最終的には、これらの課題を解決して静音化を達成した機械装置の外装ケースを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は次のような解決手段を提供する。

（解決手段１）
本発明の機械装置の外装ケースは、平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成される機械装置の外装ケースにおいて、外装ケースの構成面の内側面に、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルからなるセル吸音体を形成することによって外装ケースの構成面の張り剛性を強化してなり、この際のセル吸音体は、ハニカムセルを構成する無数のセルの一端が外装ケースの内部に収容された機械装置に向けて開口するセル開口面とされるとともに、他端が外装ケースの構成面によって閉塞されたセル閉塞面とされていることを特徴とする。

上記解決手段１について説明する。機械装置の外装ケースは、一般に、上記のように複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成する態様に面構成される。面構成部材においては、例えば、２面の構成面が交差する直角コーナ部分や、３面の構成面が交差する３角コーナ部分については、十分な構造強度が得られ、容易には振動しない。しかし、その他の部分の強度は、専ら、各構成面用のパネル素材の有する張り剛性（panel stiffness）によって決定されてしまう。機械装置の外装ケースに使用されるパネル素材は、通常、金属の薄板であり張り剛性に乏しい。したがって、そのままでは、内部に収容した機械装置の振動や作動音は、外装ケースの構成面の振動を介して外部に漏れてしまう。また、外装ケースの内部においても激しく反響する。

しかし、上記本発明にかかる機械装置の外装ケースの構成面には、ハニカムセルからなるセル吸音体が形成されている。ハニカムセル構造は、重量増加を抑えながら曲げ剛性を高めるために開発された構造であり、セル吸音体を形成した構成面の張り剛性は、飛躍的に高められる。この結果、外装ケースの構成面を介して外部に漏れ出す音のレベルを著しく低減できる。なお、外装ケースの構成面に対するセル吸音体の形成方法については、構成面と一体に成形するものと、別に形成したセル吸音体を外装ケースの構成面に固定する方法によるものとが含まれる。

上記外装ケースの構成面に形成されるセル吸音体は、ハニカムセルを構成する無数のセルの一端が外装ケースの内部に収容された機械装置に向けて開口するセル開口面とされている。すなわち、セル吸音体を構成するハニカムセルのセル開口面は、殆んど反射面を有しない構造である。したがって、機械装置から発した騒音が外装ケース内で反響し合う特有の騒々しさが解消される。

それでは、セル吸音体を構成するハニカムセルのセル開口面に作用した音は、どうなるのであろうかという問題に対する説明には、難しいものがあるが、ここでは、ハニカムセルを構成する細管状の無数のセル内において各々生じる位相反転した音圧によって打ち消されることによって消音されるという説明に止める。詳細は、図面を引用して説明する実施の形態欄を参照されたい。なお、本発明におけるセル吸音体は、波長を基準としてサイズ決定される共鳴器型の吸音構造体をセル状に並設する従来の、いわゆるセル型の吸音体とは異なる。本発明のセル吸音体は広い周波数帯域にわたって周波数依存性を有しない。

（解決手段２）
本発明の機械装置の外装ケースは、平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成される機械装置の外装ケースにおいて、外装ケースの構成面の内側面に、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面を前記無数のセルが開口しているセル開口面とした有底セル吸音体を取り付けて外装ケースの構成面の張り剛性を強化してなり、有底セル吸音体は、ハニカムセルのセル開口面を外装ケースに収容された機械装置に向けて取り付けられていることを特徴とする。

上記解決手段２については、上記解決手段１との比較において説明する。両解決手段における相違は、解決手段２は、解決手段１において使用したセル吸音体に替えて有底セル吸音体を使用するという相違である。

解決手段１におけるセル吸音体は、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルそのものである。これに対して、有底セル吸音体は、ハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面をセル開口面としたものである。すなわち、セル吸音体と有底セル吸音体との違いは、ハニカム底面を有するか否かである。この有底セル吸音体は、外装ケースの構成面にセル開口面を外装ケースに収容された機械装置に向けて取り付けて使用される。

この結果、騒音問題に関する有底セル吸音体の作用効果は、セル吸音体の作用効果と同じである。両者の相違は、外装ケースの構成面に後付けする場合の難易度にある。つまり、セル吸音体は、外装ケースの構成面に対する固定面を殆んど有しないのに対して、有底セル吸音体は、固定に便利なハニカム底面を有するということである。また、セル吸音体は、外装ケースの構成面と一体となって初めて吸音作用を発揮するのであるが、有底セル吸音体は、単体においても吸音勤能を発揮することができる。

（解決手段３）
本発明の機械装置の外装ケースは、平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成され、これらの構成面のいずれかの構成面に任意構造の吸排気口を設けてなる機械装置の外装ケースにおいて、吸排気口を有する構成面の内側に構成面との間に所定の通気間隔を隔て、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面を無数のセルが開口しているセル開口面とした有底セル吸音体を設置してなり、有底セル吸音体は、セル開口面を外装ケースの内部に収容された機械装置に向け、セル閉塞面によって吸排気口を塞ぐ態様で設置されていることを特徴とする。

上記解決手段３について説明する。上記解決手段は、有底セル吸音体については、必ずしも外装ケースの構成面に固定する態様で使用することを要しないという趣旨であり、この場合における有底セル吸音体の設置態様が示されている。

すなわち、有底セル吸音体は、吸排気口を有する外装ケースの構成面の内側に構成面との間に所定の通気間隔を隔て、有底セル吸音体のセル開口面を外装ケースの内部に収容された機械装置に向け、セル閉塞面によって吸排気口を塞ぐ態様で設置される。この場合における有底セル吸音体は、外装ケースの構成面を補強する機能を発揮しえないのであるが、外装ケースの吸排気口を介して外部に漏れ出す音に狙いを絞って特有の吸音メカニズムによって効果的に吸音することができる。有底セル吸音体は、外装ケースの構成面との間に所定の通気間隔を維持するように設置され、吸排気口の機能を阻害しないようにされている。このような有底セル吸音体の使用態様は、既製の機械装置の外装ケースに本発明を適用する場合に便利である。

（解決手段４）
本発明の機械装置の外装ケースは、上記解決手段１ないし解決手段３のいずれかに記載の外装ケースを基本発明として、セル吸音体または有底セル吸音体におけるセル開口面が、外装ケースの内部に収容する機械装置との間に一定の通気間隔を保つように機械装置の外形に倣って形成されていることを特徴とする。

上記解決手段４について説明する。上記解決手段は、セル吸音体または有底セル吸音体を外装ケースの構成面の内側または外装ケースの内部に設置する場合においては、セル吸音体または有底セル吸音体のセル開口面を必ずしも平面とすることを要せず、機械装置の外形に倣った凹凸面や曲面に形成することができる旨を示している。

外装ケースに収容される機械装置が発熱を伴うものである場合、外装ケースの構成面には、吸排気口が設けられるとともに、外装ケースの内部空間は、通風経路に配慮したものとされる。ここで、空冷による発熱対象物の冷却効率については、発熱対象物に対する空気の作用面積と空気の作用速度に依存して定まるということが知られている。この点に関し、上記解決手段においては、セル吸音体または有底セル吸音体によって機械装置の外形に沿って通気間隔が形成され、この通気間隔内を空気が集中的に流れるように空気の流れを制御することができるので、セル吸音体または有底セル吸音体を吸音部材として機能させるだけだはなく、機械装置に対する冷却効果を向上させる部材としても機能させることができる。

（解決手段５）
本発明の機械装置の外装ケースは、平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成され、複数面の構成面のいずれかの構成面に任意構造の吸排気口を設けてなる機械装置の外装ケースにおいて、吸排気口を有する構成面の外側に構成面との間に所定の通気間隔を隔て、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面を無数のセルが開口しているセル開口面とした有底セル吸音体を設置してなり、この際の有底セル吸音体は、ハニカムセルのセル開口面を吸排気口に向け、ハニカム底面によって吸排気口を塞ぐ態様で設置されていることを特徴とする。

上記解決手段５について説明する。上記解決手段は、機械装置の外装ケースが吸排気口を有するものである場合において、その外装ケースの外部に有底セル吸音体を設置することができる旨を示している。

上記の場合、有底セル吸音体は、吸排気口を有する外装ケースの構成面にその構成面との間に所定の通気間隔を隔て、ハニカムセルのセル開口面を吸排気口に向け、ハニカム底面によって吸排気口を塞ぐ態様で設置される。外装ケースの吸排気口から外部に放射される騒音成分をハニカムセルによる吸音作用とハニカム底面の遮音作用とによって低レベル化することができるとともに、本解決手段における有底セル吸音体は外装ケースの外部に設置されるので、内部に有底セル吸音体の設置スペースを確保できない既製の外装ケースに対しても簡単に適用することができるという利点がある。

（解決手段６）
本発明の機械装置の外装ケースは、上記解決手段１ないし解決手段５記載のいずれかに記載の発明を基本発明として、セル吸音体または有底セル吸音体におけるハニカムセルを構成する無数のセルの全数または一部に繊維質吸音材または多孔質吸音材が装填されていることを特徴とする。

本発明の機械装置の外装ケースに適用されるセル吸音体または有底セル吸音体は、可聴帯域に属する殆んどの周波数帯域の音に対して顕著な吸音作用を示すのであるが、ハニカムセルを構成する無数のセルのサイズによっては、可聴帯域の低音域と高温域において吸音感度の低下が観察される。そこで、一定の範囲を超える大サイズのセルを採用する場合については、セル内に繊維質吸音材または多孔質吸音材装填することによって吸音感度の低下を補填することができる。

本発明の機械装置の外装ケースでは、外装ケースを構成している構成面の内側面に、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルからなるセル吸音体または有底セル吸音体が形成されている。セル吸音体または有底セル吸音体は、無数のセルの集合体が奏する吸音体としての機能の他に、機械的耐力構造としての一面を有し、この耐力機能よって外装ケースの構成面の張り剛性が強化される。この結果、外装ケースの構成面の振動が抑制され、外装ケースの構成面の振動に起因する諸問題、具体的には、外装ケース内で発生した騒音の反響、共振、内部に収容された機械装置の振動を音として外部に放射する弊害を効果的に押さえ込むことができるとともに、吸音体としての本来の機能によって、外装ケース内で発生した騒音を効果的に吸収する。したがって、これらの相乗的作用によって外装ケースの画期的な静音化が達成される。また、セル吸音体または有底セル吸音体は、外装ケースの構成面の厚みとしての態様であるので、従来の吸音構造物のように専用の設置スペースを要しない。

また、有底セル吸音体については、所定厚みを有する独立した高強度の板状体として形成することができるので、既製の機械装置の外装ケースの内部または外部に組み付けて、簡単に本発明の機械装置の外装ケースを構成することができる。

本発明の機械装置の外装ケースの実施の形態を示す側面図である。 本発明の機械装置の外装ケースに使用するセル吸音体の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の機械装置の外装ケースに使用する有底セル吸音体の実施の形態を示す斜視図である。 上記実施の形態に示す有底セル吸音体の拡大断面図である。 上記実施の形態に示す有底セル吸音体の動作説明図である。 本発明の機械装置の外装ケースの他の実施の形態を示す斜視図である。 本発明の機械装置の外装ケースの他の実施の形態を示す縦断面図である。 本発明の機械装置の外装ケースの他の実施の形態を示す縦断面図である。

以下、図面を引用しながら本発明の機械装置の外装ケースの実施の形態について説明する。本発明にいう機械装置は、広義の意味における機械装置であり、建設機械、工作機械、電気機械、電子機械、自動車、電車等のいわゆる外装ボディないし外装ケースを指し、乗用型の機械類については、キャビンを含む概念である。

機械装置がパワーショベルＰＣであって外装ケース５０がエンジンカバー５２とキャビン５１である実施の形態を説明する（図１）。

キャビン５１およびエンジンカバー５２は、パワーショベルＰＣの旋回フレームＰＦ上に搭載されている。キャビン５１は、パワーショベルＰＣの運転席であり、金属板の板金構成面５Ａと、ガラス構成面５Ｂとからなる四周のキャビン側面部の上方を天井構成面五Ｆによって覆った面構成の箱体である。

キャビン５１の天井構成面五Ｆの室内側には、耐衝撃性のポリカーボネイト樹脂から型成形されたハニカムセルからなるセル吸音体３０Ａが強力な感圧性粘着剤によって固定されている（図１、図２）。

パワーショベルＰＣのエンジンカバー５２は、いずれも板金構成面である左右の側面構成面と背面構成面、および上面構成面とからなり、内部にエンジンを収容するように形成された箱体である。

エンジンカバー５２の、背面構成面には、吸気口５Ｅが設けられ、上面構成面には、排気口５Ｔが設けられている。背面構成面には、一定の通気間隔Ｋを隔てて吸気口５Ｅを塞ぐ態様で金属製の有底セル吸音体３０Ｂが取り付けられ、上面構成面には、一定の通気間隔Ｋを隔てて排気口５Ｔを塞ぐ態様で金属製の有底セル吸音体３０Ｂが取り付けられている。さらに、エンジンカバー５２の側面構成面の内側には、金属製のセル吸音体３０Ａが取り付けられている。

ここで、セル吸音体３０Ａと有底セル吸音体３０Ｂについて説明する。

セル吸音体３０Ａは、細管状の無数のセル３Ｓ…の並列集合体であるハニカムセル３Ｈからなる。有底セル吸音体３０Ｂは、ハニカムセル３Ｈに平板状のハニカム底面３Ｂを取り付けたものである（図２，図３）。このようなハニカムセル３Ｈは、各種樹脂材料からの射出成形、圧縮成形、粉末金属材料からの射出成形、圧縮成形、ロストワックス成形、金属シート材料からの単位部材組立て成形によって得ることができる。

ハニカムセル３Ｈを構成する無数のセル３Ｓ…の両端は、ハニカムセル３Ｈ単体の状態においては開口している。しかし、有底セル吸音体３０Ｂにおけるハニカムセル３Ｈを構成する無数のセル３Ｓ…は、ハニカム底面３Ｂによって塞がれている。したがって、有底セル吸音体３０Ｂにおいては、無数のセル３Ｓ…が開口しているセル開口面Ｓ１と、無数のセル３Ｓ…が塞がれているセル閉塞面Ｓ２との区別がある。

また、セル吸音体３０Ａについては、ハニカムセル３Ｈがキャビン５１の天井構成面五Ｆや、エンジンカバー５２の側面構成面に取り付けられた際にこれらの構成面によってハニカムセル３Ｈの片面が塞がれ、使用上のセル閉塞面Ｓ２が生じ、他方の面がセル開口面Ｓ１となる（図１）。

セル吸音体３０Ａ、有底セル吸音体３０Ｂを構成する無数のセル３Ｓ…の吸音効果に関しての最適サイズについては、正直のところ現状では不明である。したがって、現状におけるセル３Ｓ…のサイズは、カットアンドトライで決定している。なお、吸音効果自体は非常に顕著であることから、簡単な測定によって確認することができる。本実施の形態において使用されるハニカムセル３Ｈは、各セル３Ｓの口径が５ミリメートル角でセル厚みＤが８センチメートル程のサイズである。なお、このセル厚みＤは、各セル３Ｓの長さＬに一致する（図４参照）。

本発明は、セル吸音体３０Ａ、有底セル吸音体３０Ｂの吸音メカニズム自体を解明しようとうするものではないが、当社で解明した範囲でその吸音メカニズムを簡単に開示しておく。また、このような構造体の吸音メカニズムについては異説もあり、最良の形態を決定する上では、波動を扱う学識経験者等による確定的な理論解明が望まれるところである。

有底セル吸音体３０Ｂのハニカムセル３Ｈを構成する各セル３Ｓ…は、所定の断面積と長さＬを有する有底の筒体である（図４）。ハニカムセル３Ｈを構成するセル隔壁３Ｋの厚みを無視して考えるものとすると、有底セル吸音体３０Ｂに衝突した音の波動は、各セル３Ｓ…の断面積単位でしか各セル３Ｓ…に作用を及ぼすことができないと考えられる（図５）。

ハニカムセル３Ｈに音が衝突することは、閉じられた空間であるセル３Ｓ内に存在する空気に正負の性質を有する周期的な圧力波としての正圧波Ｐ１…と負圧波−Ｐ１…とが順次に衝突することを意味する。この際、各セル３Ｓ…内の空気には逃げ場がないため、各セル３Ｓ…内の空気は、周期的な圧力波に対して空気ばねＡＳとして機能すると考えられる。

セル３Ｓ内の空気ばねＡＳを圧縮する力があるのは、正圧波Ｐ１…である。ハニカムセル３Ｈに到達した最初の正圧波Ｐ１（図５（Ａ））がセル３Ｓ内の空気ばねＡＳを圧縮しながらセル３Ｓに入り込み（図５（Ｂ））、正圧波Ｐ１のエネルギーは、空気ばねＡＳに畜力される。この結果、正圧波Ｐ１は消滅する（図５（Ｃ））。

次いで、空気ばねＡＳが畜力した正圧波Ｐ１のエネルギーを放出する動作と同時に、最初の負圧波−Ｐ１がセル３Ｓ内に進行してくる。このため、空気ばねＡＳから放出された正圧波Ｐ１のエネルギーが負圧波−Ｐ１に充填され、負圧波−Ｐ１が消滅するとともに、空気ばねＡＳは、自由長さに復帰する（図５（Ｄ））。この時点で、第２波の正圧波Ｐ２がセル３Ｓに到来する。

次いで、自由長さに復帰した空気ばねＡＳに第２波の正圧波Ｐ２が作用し、上記と同様の打消し動作を繰り返される。簡単な測定の結果、各セル３Ｓ
が奏するこのような消音作用は、セル３Ｓ内の空気ばねＡＳがばねとして機能する範囲において殆んど周波数依存性を有しないことが観察できる。つまり、可聴周波数内の広帯域の音を明快に消音することができる。

なお、セル３Ｓの長さＬを際限なく長くすると、また、短くすると吸音効果はどう変化するのか、セル３Ｓの断面積を際限なく拡大すると、また、小さくすると吸音効果がどう変化するのは、未だ解明中である。

ここで、パワーショベルＰＣの実施の形態に話を戻すと、ポリカーボネイト製のセル吸音体３０Ａを取り付けたキャビン５１の天井構成面五Ｆの機械的強度、具体的には、張り剛性（panel stiffness）が飛躍的に増大する。この結果、エンジン振動との共振現象が抑制されるとともに、キャビン５１内に侵入した騒音がセル吸音体３０Ａによって吸収されるので、作業者は、静穏な室内環境で作業に集中することができる。

パワーショベルＰＣのエンジンカバー５２の、背面構成面の吸気口５Ｅ部分、および上面構成面には、一定の通気間隔Ｋを隔てて排気口５Ｔ部分に取り付けられた有底セル吸音体３０Ｂは、そのセル開口面Ｓ１をそれぞれ吸気口５Ｅ、排気口５Ｔ側に向け、セル閉塞面Ｓ２によってそれぞれ吸気口５Ｅ、排気口５Ｔを塞ぐ態様で取り付けられる。この結果、有底セル吸音体３０Ｂの吸音機能と遮音機能とによって、吸気口５Ｅ、排気口５Ｔを介して外部に漏れ出すエンジンルームからの騒音レベルが大幅に低減される。なお、エンジンルーム内に設置スペースが確保できる場合には、これらの有底セル吸音体３０Ｂは、エンジンルーム内に騒音発生源を向けて設置することもできる。

また、エンジンカバー５２の側面構成面に取り付けられたセル吸音体３０Ａは、側面構成面を補強して振動音を抑え込むとともに、エンジンルーム内における直接的騒音を吸収し、内部反響を低減するように機能する。

次に、機械装置が小型コンピュータ装置であって、外装ケース５０がＰＣケース５３である実施の形態を説明する（図６）。

多くの半導体素子によって構成されるコンピュータ装置を収容するＰＣケース５３においては、複数の冷却ファンを設置した強制通風構造が採用される。本実施の形態に示すＰＣケース５３は、フロントパネル５Ｍ側から外気を取り込み、バックパネル側から排気するエアフローである。

ＰＣケース５３のフロントパネル５Ｍの前面には、フロントパネル５Ｍとの間に適切な通気間隔Ｋを保って有底セル吸音体３０Ｂが取り付けられている。有底セル吸音体３０Ｂは、ハニカムセル３Ｈのセル開口面Ｓ１をフロントパネル５Ｍに向け、回転軸ＴとロックピンＢ，Ｂを介して開閉自在に取り付けられている。また、取外し可能に組み付けられるＰＣケース５３の側板５Ｓの内側面には、セル吸音体３０Ａが取り付けられている。

ＰＣケース５３に取り付けられた有底セル吸音体３０Ｂは、図示しないフロントパネル５Ｍの吸気口から外部に漏れ出すファン騒音や吸気音を吸収し、低レベル化する。また、ＰＣケース５３の側板５Ｓに取り付けられたセル吸音体３０Ａは、側板５Ｓの張り剛性を高めて振動を押さえ込むとともに、ＰＣケース５３内の騒音を直接的に吸収することによって、外部に漏れる音自体を低レベル化することができる。

次いで、僅かの設計変更によって任意の機械装置Ｍを収容することができる汎用の外装ケース５０の実施の形態を説明する（図７，図８）。

通常的に面構成される機械装置Ｍの外装ケース５０においては、互いに対向する構成面の一方の面にセル吸音体３０Ａまたは有底セル吸音体３０Ｂを取り付けることによって十分に静音化を達成することが可能である。これによって対向面間に定在する反響音を解消することができるからである（図７）。ただし、静音化以外に構成面の強化を意図する場合には、全ての構成面にセル吸音体３０Ａまたは有底セル吸音体３０Ｂを取り付けることが好ましいことは言うまでもない。

また、外装ケース５０に収容する機械装置Ｍが発熱性であり、いずれかの構成面に送風ファンＦを備えるような場合においては、セル吸音体３０Ａまたは有底セル吸音体３０Ｂを構成するハニカムセル３Ｈのセル開口面Ｓ１を機械装置Ｍとの間に一定の通気間隔Ｋを保つようにして械装置の外形に倣って形成することができる（図８）。すなわち、各ハニカムセル３Ｈのセル厚みＤ機械装置Ｍの外形に沿って変化させるのである。これによって、機械装置Ｍとセル吸音体３０Ａのセル開口面Ｓ１との間に絞り込まれた態様の通気間隔Ｋを形成し、機械装置Ｍを効率よく冷却することができるのである。

Ｄ セル厚み
Ｋ 通気間隔
Ｓ１ セル開口面
Ｓ２ セル閉塞面
３Ｓ セル
３Ｈ ハニカムセル
３０Ａ セル吸音体
３０Ｂ 有底セル吸音体
５０ 外装ケース

Claims (6)

1. 平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成される機械装置の外装ケースにおいて、
   前記外装ケースの構成面の内側面に、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルからなるセル吸音体を形成することによって前記外装ケースの構成面の張り剛性を強化してなり、
   前記セル吸音体は、前記ハニカムセルを構成する無数のセルの一端が前記外装ケースの内部に収容された機械装置に向けて開口するセル開口面とされるとともに、他端が前記外装ケースの構成面によって閉塞されたセル閉塞面とされていることを特徴とする機械装置の外装ケース。
2. 平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成される機械装置の外装ケースにおいて、
   前記外装ケースの構成面の内側面に、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面を前記無数のセルが開口しているセル開口面とした有底セル吸音体を取り付けて前記外装ケースの構成面の張り剛性を強化してなり、
   前記有底セル吸音体は、前記ハニカムセルのセル開口面を前記外装ケースに収容された機械装置に向けて取り付けられていることを特徴とする機械装置の外装ケース。
3. 平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成され、前記複数面の構成面のいずれかの構成面に任意構造の吸排気口を設けてなる機械装置の外装ケースにおいて、
   前記吸排気口を有する構成面の内側に該構成面との間に所定の通気間隔を隔て、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面を前記無数のセルが開口しているセル開口面とした有底セル吸音体を設置してなり、
   前記有底セル吸音体は、前記セル開口面を前記外装ケースの内部に収容された機械装置に向け、前記セル閉塞面によって前記吸排気口を塞ぐ態様で設置されていることを特徴とする機械装置の外装ケース。
4. 前記セル吸音体または前記有底セル吸音体における前記セル開口面が、前記外装ケースの内部に収容する機械装置との間に一定の通気間隔を保つように機械装置の外形に倣って形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の機械装置の外装ケース。
5. 平面や曲面やこれらの組合せからなる複数面の構成面によって内部に機械装置の収容スペースを形成するように面構成され、前記複数面の構成面のいずれかの構成面に任意構造の吸排気口を設けてなる機械装置の外装ケースにおいて、
   前記吸排気口を有する構成面の外側に該構成面との間に所定の通気間隔を隔て、細管状の無数のセルの並列集合体であるハニカムセルの一方の面をハニカム底面によって閉塞したセル閉塞面とし、他方の面を前記無数のセルが開口しているセル開口面とした有底セル吸音体を設置してなり、
   前記有底セル吸音体は、前記セル開口面を前記吸排気口に向け、前記セル開口面によって前記吸排気口を塞ぐ態様で設置されていることを特徴とする機械装置の外装ケース。
6. 前記セル吸音体または前記有底セル吸音体における前記ハニカムセルを構成する前記無数のセルの全数または一部に繊維質吸音材または多孔質吸音材が装填されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の機械装置の外装ケース。

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