JP2014059520A - 騒音抑制方法及び屋外機 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡単な構成の装置を用いて騒音を有効に抑制できる騒音抑制方法を提供する。
【解決手段】騒音抑制方法が、屋外機1を設置後の運転中に、屋外機1の外部での騒音を測定する騒音測定工程と、騒音の周波数:fに対する騒音の強さ:P(f)の関係をP(f)=1/fλとして近似解析する騒音解析工程と、音の周波数に対する透過損失の関係を表す透過損失特性が互いに異なる複数の遮音部材5を選択対象とした後、騒音を減衰させるための遮音部材5を筐体2に設置した状態で、遮音部材5を設置後の屋外機1の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の屋外機1の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となり、及び、減衰後の屋外機1の外部での騒音の強さ:P(f)の最大値が設定上限値未満になるように調整可能な遮音部材5を選択する選択工程と、遮音部材5を筐体2に設置する設置工程とを有する。
【選択図】図6

Description

本発明は、騒音発生源となる機器を筐体の内部に備える屋外機の運転中にその屋外機の外部で測定される騒音を抑制する騒音抑制方法、及び、そのような騒音抑制が行われた屋外機に関する。
従来、騒音発生源となる機器を筐体の内部に備える屋外機から発せられる騒音については、その屋外機が設置される敷地の敷地境界における法的或いは協定などで定められた所謂騒音値の絶対値のみが設計の念頭にあり、例えば無響音室において所定の騒音値以下を満足すれば良いと判断されていた。
しかし、無響音室において測定された屋外機の稼働中の音圧値(dB)が、設計値又は仕様値を満足したとしても、屋外機を設置する環境、例えば周囲がコンクリートなどで、音が反響し易い場合などでは、屋外機から発生する音が反響音や残響音と共振することなどにより、無響音室において測定された音圧値の大きさや音圧値の周波数特性が大きく変化して、設置現場において設計値や仕様値を満足しなくなっている可能性がある。そして、場合によっては常時、人間に不快感を与えるような周波数特性の音をとなって、屋外機を設置した住人や近隣の住民の健全な生活に影響を与える可能性がある。
特許文献1には、騒音発生源となる機器を筐体の内部に備える装置の運転中にその装置の外部で測定される騒音を抑制する対策が施された装置が記載されている。例えば、シュレッダー本体から発生する音を収集する為のマイクと、収集した音声をデジタル変換し音声を変調する為の装置、その音声を増幅し音量を調整することのできる増幅装置と変換した音を発生する為のスピーカーが記載されている。そして、シュレッダーが発する不快な音声を快音へと音声変換してスピーカーから出力することが記載されている。更に、その変換後の快音として、周波数:fに対する音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fとなる音を採用することも記載されている。
また、非特許文献1及び非特許文献2に記載されているように、周波数:fに対する音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fとなる音は、人にとって心地よい音、「1/fゆらぎ」として主に音響関係者に知られている。例えば、人間は睡眠中の脳波であるα波の持つ周波数スペクトルを有する音を聞けば心地良い気分になることが統計的に確認されており、学究的にも一般認識されてきている。α波の持つ周波数スペクトルを有する音は、「1/fゆらぎ」として知られており、P(f)=1/fλの関係において、λ=1に近いほど音を心地良く感じ、λ=0の場合はいわゆる「ホワイトノイズ」となって耳障りな音と感じると考えられている。
特開2008−264681号公報
武者利光:ゆらぎについて 1/f 雑音数理科学7 No169 生命 1977. 渡辺茂夫:音楽の生体親和性と1/fスペクトラムとの関係 電子通信学会技術研究報告 Vol. 82, 145, PRL−82−31, 1983
特許文献1に記載の装置では、音を収集するマイク、収集した音声をデジタル変換し音声を変調する為の装置、その音声を増幅し音量を調整することのできる増幅装置と変換した音を発生する為のスピーカー、というように複数個の特別な装置を追加で設けなければならない。また、それらの装置を作動させるための電力も必要となる。その結果、装置の初期費用が大きくなり、装置を運転させるために継続的な費用(電気料金)も必要になるという問題がある。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、簡単な構成の装置を用いて騒音を有効に抑制できる騒音抑制方法、及び、そのような騒音抑制が行われた屋外機を提供する点にある。
上記目的を達成するための本発明に係る騒音抑制方法の特徴構成は、騒音発生源となる機器を筐体の内部に備える屋外機の運転中に前記屋外機の外部で測定される騒音を抑制する方法であって、
前記屋外機を実際の使用位置へ設置後の運転中に、前記屋外機の外部での騒音を測定する騒音測定工程と、
前記騒音測定工程で測定した前記騒音の周波数:fに対する前記騒音の強さ:P(f)の関係を、P(f)=1/fλとして近似解析する騒音解析工程と、
音の周波数に対する透過損失の関係を表す透過損失特性が互いに異なる複数の遮音部材を選択対象とした後、前記騒音測定工程で測定した前記騒音を減衰させるための遮音部材を前記筐体に設置した状態で、遮音部材を設置後の前記屋外機の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の前記屋外機の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となり、及び、減衰後の前記屋外機の外部での騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満になるように調整可能な遮音部材を選択する選択工程と、
前記選択工程で選択した遮音部材を前記筐体に設置する設置工程とを有する点にある。
上記特徴構成によれば、騒音測定工程において、屋外機を実際の使用位置へ設置後の運転中に屋外機の外部での騒音を測定し、騒音解析工程において、騒音の周波数:fに対する騒音の強さ:P(f)の関係をP(f)=1/fλとして近似解析する。引き続いて、選択工程において、予め選択対象として用意してある複数の遮音部材のうち、騒音を適当に減衰させることができる遮音部材を選択し、設置工程において、その選択した遮音部材を筐体に設置する。このように、本特徴構成に係る騒音抑制方法では、騒音を抑制するのに用いる装置の初期費用が大きくなるという問題もなく、騒音を抑制するために用いる装置を運転させるために継続的な費用(電気料金)が必要になることもない。
加えて、遮音部材を筐体に設置した状態で、遮音部材を設置後の屋外機の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の屋外機の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となることで、騒音があるとしても、人間に不快感を与えるような周波数特性の音になることを防止できる。尚、0.5≦λ≦2の範囲外になると、人に不快と認識される可能性が高くなる。また、屋外機を実際の使用位置に設置して運転させている間でも、減衰後の屋外機の外部での騒音の音圧値の最大値を設定上限値未満にすることができる。
従って、簡単な構成の装置を用いて騒音を有効に抑制できる騒音抑制方法を提供できる。
本発明に係る騒音抑制方法の別の特徴構成は、前記λが、0.8≦λ≦1.5である点にある。更に、前記λが、0.9≦λ≦1.3であることが好ましい。
上記特徴構成によれば、騒音の周波数:fに対する騒音の強さ:P(f)の関係をP(f)=1/fλと近似した場合に0.8≦λ≦1.5になると、更には0.9≦λ≦1.3になると、λが1に近づくため、騒音に対する不快感をより低減でき、音をより心地よく感じさせることができる。
本発明に係る騒音抑制方法の更に別の特徴構成は、前記遮音部材は、面密度が0.5kg/m2以上4.0kg/m2以下である遮音幕である点にある。
上記特徴構成によれば、面密度を0.5kg/m2以上4.0kg/m2以下の間で異ならせることで、遮音幕の質量効果による騒音の減衰効果を異ならせることができる。更に、面密度が異なると、周波数特性に関してもある程度影響が異なるため、P(f)=1/fλのλも変化させることが可能となる。
本発明に係る騒音抑制方法の更に別の特徴構成は、前記設置工程において、前記遮音幕を前記筐体の天板内面から下方に垂らした状態で設置する点にある。
上記特徴構成によれば、筐体の内部空間にその筐体の天板内面から下方に垂らされた遮音幕を存在させることで、筐体の内部空間を行き交う音波を遮音幕によって効果的に遮ることができる。
上記目的を達成するための本発明に係る屋外機の特徴構成は、騒音発生源となる機器を筐体の内部に備え、遮音部材を前記筐体に設置することにより、使用位置へ設置後の運転中に前記筐体の外部で測定される騒音の周波数:fに対する前記騒音の強さ:P(f)の関係が、P(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となり、且つ、前記騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満になるように調整された点にある。また、屋外機を、前記騒音発生源となる機器が給湯装置の一部を構成するようにしてもよく、或いは、前記騒音発生源となる機器が燃料電池発電装置の一部を構成するようにしてもよい。
上記特徴構成によれば、騒音を適当に減衰させることができる遮音部材を筐体に設置する。このように、本特徴構成に係る屋外機では、単純な遮音部材を筐体に設置するという構成を採用するため、騒音を抑制するのに用いる装置の初期費用が大きくなるという問題もなく、騒音を抑制するために用いる装置を運転させるために継続的な費用(電気料金)が必要になることもない。
加えて、遮音部材を筐体に設置した状態で、遮音部材を設置後の屋外機の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の屋外機の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となることで、騒音があるとしても、人間に不快感を与えるような周波数特性の音になることを防止できる。また、屋外機を実際の使用位置に設置して運転させている間でも、減衰後の屋外機の外部での騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満にすることができる。
従って、簡単な構成の装置を用いて騒音を有効に抑制できる屋外機を提供できる。
屋外機の概略的な構成を示す図である。 騒音抑制を行っていないときの騒音を示すグラフである。 騒音抑制を行っていないときの騒音の周波数解析結果を示すグラフである。 選択対象となる複数の遮音部材の透過損失特性を示すグラフである。 騒音抑制を行った後での騒音の状況の周波数解析結果を示すグラフである。 屋外機への遮音部材の設置例を示す図である。
以下に図面を参照して本発明に係る騒音抑制方法及びそのような騒音抑制が行われた屋外機1について説明する。
図1は、屋外機1の概略的な構成を示す図である。尚、図1に示す屋外機1は、騒音抑制が行われていない状態のものであり、騒音抑制が行われた状態のものは後述する図6に例示する。屋外機1は、騒音発生源4となる機器を筐体2の内部に備える。騒音発生源4となる機器として、例えば、ファン、ポンプ、ブロア、モーターなどを挙げることができる。屋外機1について説明すると、屋外機1を構成する筐体2の内部に収容される騒音発生源4となる機器が、給湯装置の一部を構成する場合や、燃料電池発電装置の一部を構成する場合などがある。屋外機1が給湯装置の少なくとも一部を構成する場合、屋外機1の筐体2の内部に、ガス等の燃料の燃焼を行う燃焼器や、燃焼器に空気を供給する給気ファンや、配管内に湯水を通流させるポンプなどの機器が収容された構成を想定できる。屋外機1が少なくとも燃料電池発電装置の一部を構成する場合、屋外機1の筐体2の内部に、燃料電池セルや、その燃料電池セルの燃料極に供給する燃料ガス(例えば水素ガス)を生成するための改質装置などの機器があり、燃料電池セルの酸素極に供給する酸素(空気)を筐体2の外部から取り込むための給気ファンや、筐体2の内部の空気を外部に排出するための換気ファンや、排熱を回収するための熱媒(冷却水など)を配管内に通流させるためのポンプなどの機器が収容された構成を想定できる。尚、騒音発生源4となる機器について上述したが、騒音発生源4となる機器が異なれば、最も強い音を発する周波数は異なる。
本実施形態では、筐体2には、図1に例示するように開口部3(3a、3b)が設けられており、その開口部3を通して筐体2の内部と外部との間での空気の流通が行われている。
以下に説明するように、本発明に係る騒音抑制方法は、騒音を測定する騒音測定工程と、騒音を周波数解析する騒音解析工程と、遮音部材5を選択する選択工程と、遮音部材5を設置する設置工程とを有する。
騒音測定工程は、騒音抑制を行っていない屋外機1を実際の使用位置へ設置後の運転中に、屋外機1の外部での騒音を測定する工程である。例えば、屋外機1を実際の使用位置へ設置して運転を行っている最中に、所定距離だけ屋外機1から離れた位置にマイクロホンなどの測定器を設置して、その測定器で屋外機1の外部での騒音を測定する。図2は、騒音測定工程で測定される、即ち、騒音抑制を行っていないときの騒音の状況を示すグラフである。尚、図2に示すのは、騒音測定工程で測定された騒音を、高速フーリエ変換を用いて周波数毎の音圧値(dB)に周波数解析した結果である。図2から分かるように、幾つかの周波数では音圧値のピーク値が突出して大きくなっており、本実施形態で設定上限値とする40dB以上となっている。
次に、騒音解析工程は、騒音測定工程で測定した騒音の周波数:fに対する騒音の強さ:P(f)の関係を、P(f)=1/fλとして近似解析する。図3は、図2に示した周波数毎の騒音の音圧値について、幾つかのピーク値の近似線P(f)=1/fλを太実線で描いたものである。つまり、図3に太実線で示す線は、図2に示した騒音の周波数:fに対する騒音の強さ:P(f)の関係を、P(f)=1/fλとして近似解析した結果である。また、図3に破線で描いているのは、P(f)=1/fの曲線、即ち、λ=1の場合のP(f)である。
ここで、P(f)は、一般的に用いられる音圧値(dB)をLとして、以下の数式1で表される。
〔数式1〕
L=20Log10(P/P0) (P0=2×10-5 (Pa))
この数式1から、以下の数式2が得られる。
〔数式2〕
Log10 P=L×10-6が得られる。
従って、横軸に周波数:f(Hz)を常用対数目盛りで示した場合、縦軸をスケールとして音圧値:L(dB)をプロットすることが出来る。ここで、図3に破線で描いているように、P(f)=1/fの曲線、即ち、λ=1の場合のP(f)は右下がりの直線となり、λが小さくなるにつれて水平に近づき、λ=0の場合は水平直線となる。
図2及び図3に示した騒音の例では、騒音の音圧値の最大値が設定上限値(40dB)以上となっているため、少なくともその騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満になるような騒音抑制を行う必要がある。更に、騒音に対する不快感を低減させるためには、P(f)の曲線が、P(f)=1/fの曲線に近づくような騒音抑制を行う必要があるが、図2及び図3に示す例ではλ<0.5となっている点で適当ではない。
そこで、本発明に係る騒音抑制方法では、以下に説明する選択工程と設置工程とを行う。
選択工程では、先ず、音の周波数に対する透過損失の関係を表す透過損失特性が互いに異なる複数の遮音部材5を選択対象としている。そして、選択工程では、騒音測定工程で測定した騒音を減衰させるための遮音部材5を筐体2に設置した状態で、遮音部材5を設置後の屋外機1の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の屋外機1の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となり、及び、減衰後の屋外機1の外部での騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満になるように調整可能な遮音部材5を選択する。
遮音部材5としては、面密度が0.5kg/m2以上4.0kg/m2以下である遮音幕を用いることが好ましい。ここで、面密度が大きいほど、その質量効果によって騒音を減衰させる効果は高くなる。但し、面密度が大きいほど、遮音膜の重量が増加し且つコストも高くなるため、遮音効果を充分に得られ且つ重量増加・コスト増加を抑制できる程度の、必要最小限の面密度を有する遮音幕を選択するのが好ましい。
図4は、選択対象となる複数の遮音部材5(遮音幕)の透過損失特性を示すグラフである。遮音部材5は、面密度(kg/m2)による「質量効果」によって遮音性能が発揮されるものである。図4には、本実施形態で選択対象としている0.7kg/m2、1.2kg/m2、1.7kg/m2、2.2kg/m2、2.7kg/m2、3.2kg/m2の6種類の遮音幕の透過損失特性を示す。図4に示すように、面密度が大きいほど透過損失(即ち、騒音を減衰させる効果)が大きくなる。従って、屋外機1に対して適当な遮音部材5を設置すると、屋外機1の外部で測定される騒音の音圧値の最大値を図2及び図3で示した値よりも減少させ、結果として、減衰後の屋外機1の外部での騒音の音圧値の最大値を設定上限値未満にすることができる。
更に、騒音測定工程で測定した騒音を減衰させるための遮音部材5を筐体2に設置した状態で、遮音部材5を設置後の屋外機1の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の屋外機1の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2とすることもできる。特に図4に示す例では、λの値をほぼ1にできた。
本実施形態の選択工程では、面密度が1.7kg/m2の遮音部材5を選択した。
設置工程は、選択工程で選択した遮音部材5を筐体2に設置する工程である。図5は、図2及び図3に示した騒音が測定された屋外機1の筐体2に対して遮音部材5を設置した後に測定された騒音を示すグラフである。また、図6は、屋外機1への遮音部材5の設置例を示す図である。説明は省略するが、筐体2に対して遮音部材5(遮音幕)を装着するとき、接着剤や、粘着テープや、その他の装具などを用いることができる。
先ず図6について説明すると、図6(a)は、遮音幕5を筐体2の天板2a内面から下方に垂らした状態で設置した場合の例である。このように、筐体2の内部空間にその筐体2の天板2a内面から下方に垂らされた遮音幕5を存在させることで、筐体2の内部空間を行き交う音波を遮音幕5によって効果的に遮ることができる。この場合、遮音幕5が天板2aには少なくとも全面が密着せずに、天板2aと遮音幕5との間に平均で0.1mm以上の隙間を有する状態で設置されていることが好ましい。
図6(b)は、遮音幕5を筐体2の外面に設置した場合の例である。このように、遮音幕5を筐体2の側板2bの外面に設置すると、筐体2の側板2bを介して筐体2の外部に放出される騒音を効果的に減衰させることができる。また、遮音幕5の取り付け及び取外しを容易に行える。
図6(c)は、遮音幕5を開口部3bを覆うように設置した場合の例である。このように、筐体2の内部から騒音が漏れ出し易い開口部3bを遮音幕5で覆うことで、漏れ出す音波を遮音幕5にて効果的に遮ることができる。遮音部材5を屋外機1の外面に設置するとき、好ましくは遮音幕5と屋外機1の筐体2との間にスペーサなどを設けて両者の間に数mm(できれば1mm〜5mm程度)の隙間を設けておく方が良い。
図5に示した騒音抑制の結果は、図6(b)に示したように遮音幕5を筐体2の外面に設置した場合に得られた結果である。具体的には、図5に示したのは、図3に示したのと同様に、騒音抑制が行われた後での騒音を周波数解析し、周波数毎の騒音の音圧値について、幾つかのピーク値の近似線P(f)=1/fλを太実線で描いたものである。また、図5に破線で描いているのは、P(f)=1/fの曲線、即ち、λ=1の場合のP(f)である。図5から分かるように、遮音部材5を筐体2に設置することで、減衰後の屋外機1の外部での騒音の音圧値の最大値を設定上限値未満にすることができ、且つ、屋外機1の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2とすることができている。
以上のように、本発明に係る騒音抑制方法を採用した場合、単純な遮音部材5を筐体2に設置するという構成を採用するため、騒音を抑制するのに用いる装置の初期費用が大きくなるという問題もなく、騒音を抑制するために用いる装置を運転させるために継続的な費用(電気料金)が必要になることもない。加えて、遮音部材5を筐体2に設置した状態で、遮音部材5を設置後の屋外機1の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の屋外機1の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となることで、騒音があるとしても、人間に不快感を与えるような周波数特性の音になることを防止できる。また、屋外機1を実際の使用位置に設置して運転させている間でも、減衰後の屋外機1の外部での騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満にすることができる。
<別実施形態>
<1>
上記実施形態において、屋外機1が筐体2の内部に備える騒音発生源4となる機器として、例えば、ファン、ポンプ、ブロア、モーターなど例示したが、屋外機1が他の機器を備えていてもよい。また、屋外機1が、給湯装置や燃料電池発電装置の少なくとも一部を構成する場合を例示したが、屋外機1が他の装置を構成する場合であってもよい。
<2>
上記実施形態において、遮音部材5について具体例を挙げて説明したが、上述した以外の遮音部材5を用いてもよい。例えば、遮音部材5の形状、大きさ、面密度などは、騒音に応じて適宜選択すればよい。また、図6を参照して筐体2に対する遮音幕5の設置形態について具体例を挙げて説明したが、筐体2に対する遮音部材5(遮音幕)の設置形態は図6に例示した場合に限定されず、適宜変更可能である。
本発明は、騒音発生源となる機器を筐体の内部に備える屋外機の運転中にその屋外機の外部で測定される騒音を抑制するために利用できる。
1 屋外機
2 筐体
2a 天板
2b 側板
3 開口部
3a 開口部
3b 開口部
4 騒音発生源
5 遮音部材(遮音幕)

Claims (8)

  1. 騒音発生源となる機器を筐体の内部に備える屋外機の運転中に前記屋外機の外部で測定される騒音を抑制する方法であって、
    前記屋外機を実際の使用位置へ設置後の運転中に、前記屋外機の外部での騒音を測定する騒音測定工程と、
    前記騒音測定工程で測定した前記騒音の周波数:fに対する前記騒音の強さ:P(f)の関係を、P(f)=1/fλとして近似解析する騒音解析工程と、
    音の周波数に対する透過損失の関係を表す透過損失特性が互いに異なる複数の遮音部材を選択対象とした後、前記騒音測定工程で測定した前記騒音を減衰させるための遮音部材を前記筐体に設置した状態で、遮音部材を設置後の前記屋外機の外部での騒音の周波数:fに対する減衰後の前記屋外機の外部での騒音の強さ:P(f)の関係がP(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となり、及び、減衰後の前記屋外機の外部での騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満になるように調整可能な遮音部材を選択する選択工程と、
    前記選択工程で選択した遮音部材を前記筐体に設置する設置工程とを有する騒音抑制方法。
  2. 前記λが、0.8≦λ≦1.5である請求項1に記載の騒音抑制方法。
  3. 前記λが、0.9≦λ≦1.3である請求項2に記載の騒音抑制方法。
  4. 前記遮音部材は、面密度が0.5kg/m2以上4.0kg/m2以下である遮音幕である請求項1〜3の何れか一項に記載の騒音抑制方法。
  5. 前記設置工程において、前記遮音幕を前記筐体の天板内面から下方に垂らした状態で設置する請求項4に記載の騒音抑制方法。
  6. 騒音発生源となる機器を筐体の内部に備え、遮音部材を前記筐体に設置することにより、使用位置へ設置後の運転中に前記筐体の外部で測定される騒音の周波数:fに対する前記騒音の強さ:P(f)の関係が、P(f)=1/fλと近似され且つ0.5≦λ≦2となり、且つ、前記騒音の音圧値の最大値が設定上限値未満になるように調整された屋外機。
  7. 前記騒音発生源となる機器が給湯装置の一部を構成する請求項6に記載の屋外機。
  8. 前記騒音発生源となる機器が燃料電池発電装置の一部を構成する請求項6に記載の屋外機。
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