JP2019052833A - 消音システム - Google Patents
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Abstract
【課題】高い通気性と防音性能を両立することができ、また、複数の共鳴音を消音することができ、また、通気スリーブに合わせた設計が不要で汎用性の高い消音システムを提供することを課題とする。【解決手段】通気スリーブに消音装置が設置された消音システムであって、消音装置は、通気スリーブの第一共鳴の周波数の音を消音するものであり、消音装置は、空洞部および開口部を有し、壁の一方の端面側に配置される消音器と、空洞部内または開口部を覆う位置に配置される吸音材とを備え、消音器の開口部は、通気スリーブの中心軸側を向いて配置されており、消音器内の音波の進行方向における空洞部の深さＬdは、通気スリーブの軸方向における開口部の幅Ｌoよりも大きく、通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdは０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たす。【選択図】図３３
Description
本発明は、消音システムに関する。
換気口、空調用ダクトなど、室内と室外とを隔てる壁に設けられた、室内と室外とを貫通する管状部材において、室外からの騒音が室内に伝わるのを抑制するため、あるいは室内からの騒音が外部に伝わるのを抑制するために、管状部材内にウレタン、ポリエチレン等の吸音材を設置することが行なわれている。
しかしながら、ウレタンおよびポリエチレン等の吸音材を用いる場合には、８００Ｈｚ以下の低周波音の吸収率が極端に低くなるため、吸収率を大きくするためには体積を大きくするが必要であるが、換気口、空調用ダクトなどの通気性を確保する必要があるため、吸音材の大きさには限度があり、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。
しかしながら、ウレタンおよびポリエチレン等の吸音材を用いる場合には、８００Ｈｚ以下の低周波音の吸収率が極端に低くなるため、吸収率を大きくするためには体積を大きくするが必要であるが、換気口、空調用ダクトなどの通気性を確保する必要があるため、吸音材の大きさには限度があり、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。
ここで、換気口および空調用ダクト等の管状部材における騒音として、管状部材の共鳴音が問題となる。特に、最低周波数の共鳴音が問題となる。この共鳴音が８００Ｈｚ以下の場合には、吸音材で防音するためには、吸音材の量が著しく増加してしまう。そのため、通気を犠牲にしたとしても、一般的に十分な防音性能を出すことは難しい。市販品を例にあげると、住宅用換気スリーブの内部に挿入する吸音材タイプの防音製品であるポリエチレン製防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ７５）では、開口率が３６％となり大幅に通気量を低下させるにもかかわらず、８割以上の共鳴音が透過してしまう。
このような管状部材の共鳴音を消音するために、特定の周波数の音を消音する共鳴型の消音器が用いられる。
このような管状部材の共鳴音を消音するために、特定の周波数の音を消音する共鳴型の消音器が用いられる。
例えば、特許文献１には、第１空間と第２空間とを仕切る仕切部に、両空間相互の通気を図る通気スリーブが貫通状態に設けられ、通気スリーブの通過音に対する消音を図る共鳴型消音機構が通気スリーブに設けられている通気孔構造であって、共鳴型消音機構は、通気スリーブの筒軸芯方向における仕切部の外の位置で、且つ、仕切部と、仕切部に沿ってその表面から離間する状態に設けられた化粧板との間の位置で、通気スリーブの外周部に形成してある通気孔構造が記載されている。また、共鳴型消音機構として、サイドブランチ型消音器、ヘルムホルツ共鳴器が記載されている。
また、特許文献２には、自然換気口のスリーブ管内に設置して用いる消音用管状体であって、少なくとも一方の端部を閉止し、他方の端部付近に開口部を設け、一方の端部から開口部の中心までの長さがスリーブ管の全長の略半分の長さを有し、内部には多孔質材を配置する消音用管状体が記載されている。
また、特許文献２には、住宅、マンション等における外壁の厚さは、２００〜４００ｍｍ程度であり、この外壁に設けられるスリーブ管に生じる第一共鳴周波数（４００〜７００Ｈｚ）の周波数帯において遮音性能の低下が生じることが記載されている（図１５参照）。
また、特許文献２には、住宅、マンション等における外壁の厚さは、２００〜４００ｍｍ程度であり、この外壁に設けられるスリーブ管に生じる第一共鳴周波数（４００〜７００Ｈｚ）の周波数帯において遮音性能の低下が生じることが記載されている（図１５参照）。
しかしながら、本発明者らの検討によれば、共鳴型の消音器を用いて、管状部材の最低共鳴周波数の音を消音する場合には、少なくとも共鳴周波数の波長の１／４の長さが必要となり、消音器のサイズが大型化してしまう。そのため、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。
また、共鳴型の消音器は、特定の周波数（周波数帯域）の音を選択的に消音するものである。管状部材の長さおよび形状等が異なると、管状部材の共鳴周波数も変わる。そのため、管状部材に合わせた設計が必要となり、汎用性が低いという問題があった。
また、共鳴型の消音器は、特定の周波数（周波数帯域）の音を選択的に消音するものである。管状部材の長さおよび形状等が異なると、管状部材の共鳴周波数も変わる。そのため、管状部材に合わせた設計が必要となり、汎用性が低いという問題があった。
また、管状部材の共鳴は複数の周波数で発生するが、共鳴型の消音器は特定の周波数の音を消音する。そのため、消音対象となる共鳴音は１つの周波数のみとなり、共鳴型の消音器が消音する周波数帯域は狭いので、他の周波数の共鳴音は消音できないという問題があった。
また、共鳴型の消音器は解放空間に配置すると効果的であるが、管状部材のような共鳴体の内部に同じ共鳴周波数で配置した場合、管状部材の共鳴と消音器の共鳴が相互作用してしまう。これにより、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させて、新たな共鳴透過音を発生させてしまうため、消音器としての効果が小さいという問題があった。
また、共鳴型の消音器は解放空間に配置すると効果的であるが、管状部材のような共鳴体の内部に同じ共鳴周波数で配置した場合、管状部材の共鳴と消音器の共鳴が相互作用してしまう。これにより、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させて、新たな共鳴透過音を発生させてしまうため、消音器としての効果が小さいという問題があった。
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、高い通気性と防音性能を両立することができ、また、複数の共鳴音を消音することができ、また、管状部材に合わせた設計が不要で汎用性の高い消音システムを提供することを課題とする。
本発明者らは、上記目的を達成すべく鋭意検討した結果、壁を貫通して設置された通気スリーブに、通気スリーブを通過する音を消音する消音装置が設置された消音システムであって、消音装置は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものであり、消音装置は、空洞部および空洞部と外部とを連通する開口部を有し、壁の一方の端面側に配置される１以上の消音器と、消音器の空洞部内の少なくとも一部に、または、消音器の開口部の少なくとも一部を覆う位置に配置される吸音材と、を備え、消音器の開口部は、通気スリーブの中心軸側を向いて配置されており、消音器内の音波の進行方向における空洞部の深さＬdは、通気スリーブの軸方向における開口部の幅Ｌoよりも大きく、消音装置を含む消音システムにおける通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdは、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たすことにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
すなわち、以下の構成により上記目的を達成することができることを見出した。
［１］ 壁を貫通して設置された通気スリーブに、通気スリーブを通過する音を消音する消音装置が設置された消音システムであって、
消音器は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものであり、
消音装置は、
空洞部および空洞部と外部とを連通する開口部を有し、壁の一方の端面側に配置される１以上の消音器と、
消音器の空洞部内の少なくとも一部に、または、消音器の開口部の少なくとも一部を覆う位置に配置される吸音材と、を備え、
消音器の開口部は、通気スリーブの中心軸側を向いて配置されており、
消音器内の音波の進行方向における空洞部の深さＬdは、通気スリーブの軸方向における開口部の幅Ｌoよりも大きく、
消音装置を含む消音システムにおける通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdは、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たす消音システム。
［２］ 通気スリーブの軸方向に平行な断面において、空洞部の深さ方向に直交する方向の空洞部の幅Ｌwは、０．００１×λ＜Ｌw＜０．０６１×λを満たす［１］に記載の消音システム。
［３］ 消音器は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数の音に対して共鳴しない［１］または［２］に記載の消音システム。
［４］ 吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．２５−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．６を満たす［１］〜［３］のいずれかに記載の消音システム。
［５］ 吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．３２−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．２を満たす［１］〜［４］のいずれかに記載の消音システム。
［６］ 吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．３９−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７を満たす［１］〜［５］のいずれかに記載の消音システム。
［７］ 壁に平行に設けられた化粧板を有し、
消音装置は、化粧板と壁との間に配置される［１］〜［６］のいずれかに記載の消音システム。
［８］ 通気スリーブの軸方向に平行な断面において、消音器は、通気スリーブの軸方向に延在する空洞部と、通気スリーブの軸方向に平行な空洞部の一面の、通気スリーブの軸方向の一方の端部側に位置する開口部とを有し、
通気スリーブの軸方向における空洞部の長さが、空洞部の深さＬdである［１］〜［７］のいずれかに記載の消音システム。
［９］ 消音装置は、複数の消音器を有する［１］〜［８］のいずれかに記載の消音システム。
［１０］ 複数の消音器の開口部は、挿入部の軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に配置されている［９］に記載の消音システム。
［１１］ 開口部の位置ごとに、消音器の空洞部の深さＬdが異なる［１０］に記載の消音システム。
［１２］ 開口部の位置ごとに、消音器の空洞部内に音響特性の異なる吸音材が配置されている［１０］または［１１］に記載の消音システム。
［１３］ 消音装置は、通気スリーブ内に接続される筒状の挿入部を有し、
挿入部は、挿入部の中心軸を通気スリーブの中心軸に一致させて配置されており、
消音器が、挿入部の一方の端面に接続されている［１］または［１２］に記載の消音システム。
［１４］ 通気スリーブの中心軸を軸とする円周面における、開口部の面積Ｓ1は空洞部の面積Ｓ0よりも小さい［１］〜［１３］のいずれかに記載の消音システム。
［１５］ ２以上の消音器を有し、
各消音器の開口部は、挿入部の中心軸に対して回転対称に配置されている［１］〜［１４］のいずれかに記載の消音システム。
［１６］ 通気スリーブの室内側の端部に設置されている［１］〜［１５］のいずれかに記載の消音システム。
［１７］ 通気スリーブの軸方向に垂直な断面において、通気スリーブの実効外径Ｄ0と、消音器の実効外径Ｄ1とは、Ｄ1＜Ｄ0＋２×（０．０４５×λ＋５ｍｍ）を満たす［１］〜［１６］のいずれか一項に記載の消音システム。
［１８］ 消音装置が通気スリーブに着脱が可能である［１］〜［１７］のいずれかに記載の消音システム。
［１９］ 消音装置の消音器が分離可能である［１］〜［１８］のいずれかに記載の消音システム。
［２０］ 消音装置が難燃材料より耐熱性の高い材料からなる［１］〜［１９］のいずれかに記載の消音システム。
［２１］ 消音器の開口部は、挿入部の内周面の周方向に沿ってスリット状に形成されている［１］〜［２０］のいずれかに記載の消音システム。
［２２］ 消音装置の通気スリーブとは反対側に設置されるカバー部材、または、風量調整部材を有し、
通気スリーブの軸方向から見た際に、カバー部材、または、風量調整部材が消音装置を覆っている［１］〜［２１］のいずれかに記載の消音システム。
［２３］ 通気スリーブのいずれか一方の端部に設置されるカバー部材と、
通気スリーブの他方の端部に設置される風量調整部材と、を有し、
消音装置、カバー部材および風量調整部材を含む消音システムにおける通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdはλ／４よりも短い［１］〜［２２］に記載の消音システム。
［２４］ 壁に平行に設けられた化粧板を有し、
壁と化粧板との間の空間を含む、壁と化粧板との合計厚みが、１７５ｍｍ〜４００ｍｍである［１］〜［２３］のいずれかに記載の消音システム。
［２５］ 通気スリーブの軸方向において、消音器は、壁と、壁から離間して配置される化粧板との間に、一部が化粧板に形成された貫通孔に挿通されて配置されており、
通気スリーブの軸方向から見た際に、化粧板と消音器との境界を覆う境界カバーを有する［１］〜［２４］のいずれかに記載の消音システム。
［２６］ 通気スリーブの軸方向において、消音器は、通気スリーブの一方の端部に配置され、
さらに、通気スリーブ内に配置される防音部材を有する［１］〜［２５］のいずれかに記載の消音システム。
［２７］ 通気スリーブの軸方向において、消音器は、通気スリーブの一方の端部に配置され、
さらに、通気スリーブの他方の端部に配置される防音部材を有する［１］〜［２６］のいずれかに記載の消音システム。
［２８］ 消音器の空洞部の幅Ｌwは、
５．５ｍｍ≦Ｌw≦３００ｍｍ
を満たす［１］〜［２７］のいずれかに記載の消音システム。
［２９］ 消音器の空洞部の深さＬdは、
２５．３ｍｍ≦Ｌd≦１７５ｍｍ
を満たす［１］〜［２８］のいずれかに記載の消音システム。
［３０］ 空洞部内に複数の吸音材が配置されている［１］〜［３０］に記載の消音システム。
消音器は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものであり、
消音装置は、
空洞部および空洞部と外部とを連通する開口部を有し、壁の一方の端面側に配置される１以上の消音器と、
消音器の空洞部内の少なくとも一部に、または、消音器の開口部の少なくとも一部を覆う位置に配置される吸音材と、を備え、
消音器の開口部は、通気スリーブの中心軸側を向いて配置されており、
消音器内の音波の進行方向における空洞部の深さＬdは、通気スリーブの軸方向における開口部の幅Ｌoよりも大きく、
消音装置を含む消音システムにおける通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdは、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たす消音システム。
［２］ 通気スリーブの軸方向に平行な断面において、空洞部の深さ方向に直交する方向の空洞部の幅Ｌwは、０．００１×λ＜Ｌw＜０．０６１×λを満たす［１］に記載の消音システム。
［３］ 消音器は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数の音に対して共鳴しない［１］または［２］に記載の消音システム。
［４］ 吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．２５−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．６を満たす［１］〜［３］のいずれかに記載の消音システム。
［５］ 吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．３２−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．２を満たす［１］〜［４］のいずれかに記載の消音システム。
［６］ 吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．３９−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７を満たす［１］〜［５］のいずれかに記載の消音システム。
［７］ 壁に平行に設けられた化粧板を有し、
消音装置は、化粧板と壁との間に配置される［１］〜［６］のいずれかに記載の消音システム。
［８］ 通気スリーブの軸方向に平行な断面において、消音器は、通気スリーブの軸方向に延在する空洞部と、通気スリーブの軸方向に平行な空洞部の一面の、通気スリーブの軸方向の一方の端部側に位置する開口部とを有し、
通気スリーブの軸方向における空洞部の長さが、空洞部の深さＬdである［１］〜［７］のいずれかに記載の消音システム。
［９］ 消音装置は、複数の消音器を有する［１］〜［８］のいずれかに記載の消音システム。
［１０］ 複数の消音器の開口部は、挿入部の軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に配置されている［９］に記載の消音システム。
［１１］ 開口部の位置ごとに、消音器の空洞部の深さＬdが異なる［１０］に記載の消音システム。
［１２］ 開口部の位置ごとに、消音器の空洞部内に音響特性の異なる吸音材が配置されている［１０］または［１１］に記載の消音システム。
［１３］ 消音装置は、通気スリーブ内に接続される筒状の挿入部を有し、
挿入部は、挿入部の中心軸を通気スリーブの中心軸に一致させて配置されており、
消音器が、挿入部の一方の端面に接続されている［１］または［１２］に記載の消音システム。
［１４］ 通気スリーブの中心軸を軸とする円周面における、開口部の面積Ｓ1は空洞部の面積Ｓ0よりも小さい［１］〜［１３］のいずれかに記載の消音システム。
［１５］ ２以上の消音器を有し、
各消音器の開口部は、挿入部の中心軸に対して回転対称に配置されている［１］〜［１４］のいずれかに記載の消音システム。
［１６］ 通気スリーブの室内側の端部に設置されている［１］〜［１５］のいずれかに記載の消音システム。
［１７］ 通気スリーブの軸方向に垂直な断面において、通気スリーブの実効外径Ｄ0と、消音器の実効外径Ｄ1とは、Ｄ1＜Ｄ0＋２×（０．０４５×λ＋５ｍｍ）を満たす［１］〜［１６］のいずれか一項に記載の消音システム。
［１８］ 消音装置が通気スリーブに着脱が可能である［１］〜［１７］のいずれかに記載の消音システム。
［１９］ 消音装置の消音器が分離可能である［１］〜［１８］のいずれかに記載の消音システム。
［２０］ 消音装置が難燃材料より耐熱性の高い材料からなる［１］〜［１９］のいずれかに記載の消音システム。
［２１］ 消音器の開口部は、挿入部の内周面の周方向に沿ってスリット状に形成されている［１］〜［２０］のいずれかに記載の消音システム。
［２２］ 消音装置の通気スリーブとは反対側に設置されるカバー部材、または、風量調整部材を有し、
通気スリーブの軸方向から見た際に、カバー部材、または、風量調整部材が消音装置を覆っている［１］〜［２１］のいずれかに記載の消音システム。
［２３］ 通気スリーブのいずれか一方の端部に設置されるカバー部材と、
通気スリーブの他方の端部に設置される風量調整部材と、を有し、
消音装置、カバー部材および風量調整部材を含む消音システムにおける通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdはλ／４よりも短い［１］〜［２２］に記載の消音システム。
［２４］ 壁に平行に設けられた化粧板を有し、
壁と化粧板との間の空間を含む、壁と化粧板との合計厚みが、１７５ｍｍ〜４００ｍｍである［１］〜［２３］のいずれかに記載の消音システム。
［２５］ 通気スリーブの軸方向において、消音器は、壁と、壁から離間して配置される化粧板との間に、一部が化粧板に形成された貫通孔に挿通されて配置されており、
通気スリーブの軸方向から見た際に、化粧板と消音器との境界を覆う境界カバーを有する［１］〜［２４］のいずれかに記載の消音システム。
［２６］ 通気スリーブの軸方向において、消音器は、通気スリーブの一方の端部に配置され、
さらに、通気スリーブ内に配置される防音部材を有する［１］〜［２５］のいずれかに記載の消音システム。
［２７］ 通気スリーブの軸方向において、消音器は、通気スリーブの一方の端部に配置され、
さらに、通気スリーブの他方の端部に配置される防音部材を有する［１］〜［２６］のいずれかに記載の消音システム。
［２８］ 消音器の空洞部の幅Ｌwは、
５．５ｍｍ≦Ｌw≦３００ｍｍ
を満たす［１］〜［２７］のいずれかに記載の消音システム。
［２９］ 消音器の空洞部の深さＬdは、
２５．３ｍｍ≦Ｌd≦１７５ｍｍ
を満たす［１］〜［２８］のいずれかに記載の消音システム。
［３０］ 空洞部内に複数の吸音材が配置されている［１］〜［３０］に記載の消音システム。
本発明によれば、高い通気性と防音性能を両立することができ、また、複数の共鳴音を消音することができ、また、通気スリーブに合わせた設計が不要で汎用性の高い消音システムを提供することができる。
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「直交」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」および「平行」とは、厳密な直交あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「直交」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」および「平行」とは、厳密な直交あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
［消音システム］
本発明の消音システムの構成について、図面を用いて説明する。
本発明の消音システムは、通気スリーブの第一共鳴の周波数の音に対して共鳴しない消音器を、通気スリーブの近傍に配置して、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数の音を消音するものである。
図１は、本発明の消音システムの好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
本発明の消音システムの構成について、図面を用いて説明する。
本発明の消音システムは、通気スリーブの第一共鳴の周波数の音に対して共鳴しない消音器を、通気スリーブの近傍に配置して、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数の音を消音するものである。
図１は、本発明の消音システムの好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
図１に示すように、消音システム１０ｚは、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる、円筒状の管状部材１２の外側の周面（外周面）に消音器２１が配置された構成を有する。
管状部材１２は、例えば、換気口および空調用ダクト等の通気スリーブである。
消音器２１は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものである。
消音器２１は、管状部材１２の半径方向に延在する略直方体形状で、内部に略直方体形状の空洞部３０を有する。空洞部３０の管状部材１２側の端面には、空洞部３０と外部とを連通する開口部３２が形成されている。
消音器２１の開口部３２は、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａと接続されている。開口部３２が周面開口部１２ａに接続することによって、消音システム１０ａにおける管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
管状部材１２は、例えば、換気口および空調用ダクト等の通気スリーブである。
消音器２１は、通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものである。
消音器２１は、管状部材１２の半径方向に延在する略直方体形状で、内部に略直方体形状の空洞部３０を有する。空洞部３０の管状部材１２側の端面には、空洞部３０と外部とを連通する開口部３２が形成されている。
消音器２１の開口部３２は、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａと接続されている。開口部３２が周面開口部１２ａに接続することによって、消音システム１０ａにおける管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
なお、管状部材１２は、換気口および空調用ダクト等に限定はされず、各種機器に用いられる一般的なダクトであってもよい。
また、図１に示すように、消音器２１の空洞部３０内の音波の進行方向における空洞部３０の深さをＬdとし、管状部材１２の軸方向（以下、単に軸方向ともいう）における消音器２１の開口部３２の幅をＬoとすると、空洞部３０の深さＬdは、開口部３２の幅Ｌoよりも大きい。
ここで、空洞部３０内の音波の進行方向は、シミュレーションにより求めることができる。図１に示す例においは、空洞部３０は半径方向に延在しているため、空洞部３０内の音波の進行方向は半径方向（図中上下方向）である。従って、空洞部３０の深さＬdは、半径方向における開口部３２から空洞部３０上端までの長さである。なお、位置によって空洞部３０の深さが異なる場合には、空洞部３０の深さＬdは、各位置での深さの平均値である。
また、位置によって開口部３２の幅が異なる場合には、開口部３２の幅Ｌoは、各位置での幅の平均値である。
ここで、空洞部３０内の音波の進行方向は、シミュレーションにより求めることができる。図１に示す例においは、空洞部３０は半径方向に延在しているため、空洞部３０内の音波の進行方向は半径方向（図中上下方向）である。従って、空洞部３０の深さＬdは、半径方向における開口部３２から空洞部３０上端までの長さである。なお、位置によって空洞部３０の深さが異なる場合には、空洞部３０の深さＬdは、各位置での深さの平均値である。
また、位置によって開口部３２の幅が異なる場合には、開口部３２の幅Ｌoは、各位置での幅の平均値である。
また、消音システム内における管状部材１２内に生じる第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、消音器２１の空洞部３０の深さＬdは、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たす。すなわち、空洞部３０の深さはＬdは、λ／４よりも小さく、消音器２１は、共鳴によって消音するものではない。
前述のとおり、共鳴型の消音器を用いて管状部材の最低共鳴周波数の音を消音する場合には、少なくとも共鳴周波数の波長λの１／４の長さが必要となり、消音器のサイズが大型化してしまう。そのため、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。
また、共鳴型の消音器は、特定の周波数（周波数帯域）の音を選択的に消音するものである。そのため、管状部材の共鳴周波数に合わせた設計が必要となり、汎用性が低いという問題があった。
また、管状部材の共鳴は複数の周波数で発生するが、共鳴型の消音器は特定の周波数の音を消音する。そのため、消音対象となる共鳴音は１つの周波数のみとなり、また、共鳴型の消音器が消音する周波数帯域は狭いので、他の周波数の共鳴音は消音できないという問題があった。
また、共鳴型の消音器は解放空間に配置すると効果的であるが、管状部材のような共鳴体の内部に同じ共鳴周波数で配置した場合、管状部材の共鳴と消音器の共鳴が相互作用してしまう。これにより、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させて、新たな共鳴透過音を発生させてしまうため、消音器としての効果が小さいという問題があった。
また、共鳴型の消音器は、特定の周波数（周波数帯域）の音を選択的に消音するものである。そのため、管状部材の共鳴周波数に合わせた設計が必要となり、汎用性が低いという問題があった。
また、管状部材の共鳴は複数の周波数で発生するが、共鳴型の消音器は特定の周波数の音を消音する。そのため、消音対象となる共鳴音は１つの周波数のみとなり、また、共鳴型の消音器が消音する周波数帯域は狭いので、他の周波数の共鳴音は消音できないという問題があった。
また、共鳴型の消音器は解放空間に配置すると効果的であるが、管状部材のような共鳴体の内部に同じ共鳴周波数で配置した場合、管状部材の共鳴と消音器の共鳴が相互作用してしまう。これにより、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させて、新たな共鳴透過音を発生させてしまうため、消音器としての効果が小さいという問題があった。
これに対して、本発明は、空洞部３０と開口部３２とを有し、消音器内の音波の進行方向における空洞部３０の深さＬdが、管状部材の軸方向における開口部の幅Ｌoよりも大きく、管状部材１２の第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、空洞部の深さＬdが、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たす消音器２１を、管状部材１２の第一共鳴の音場空間に接続して配置する構成とする。
消音器２１は、消音器２１の壁面近傍における流体の粘性、および、壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、後述する消音器２１内に配置された吸音材２４等によって音エネルギーを熱エネルギーに変換して消音を行う。この壁面近傍における流体の粘性、および、壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、消音器２１内に配置された吸音材２４は、本発明における変換機構である。
消音器２１は、消音器２１の壁面近傍における流体の粘性、および、壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、後述する消音器２１内に配置された吸音材２４等によって音エネルギーを熱エネルギーに変換して消音を行う。この壁面近傍における流体の粘性、および、壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、消音器２１内に配置された吸音材２４は、本発明における変換機構である。
ここで、消音器２１の開口部３２の幅Ｌoが空洞部３０の深さＬdよりも小さいことによって、管状部材１２内の音波が消音器２１内に流入する際に、音圧を保ったまま気体（空気）分子の移動速度が速くなる。変換機構による音エネルギーから熱エネルギーへの変換効率は、音圧および気体分子の移動速度に依存する。そのため、音圧を保ったまま気体分子の移動速度が速くなることによって、変換機構による音エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が高くなる。
この消音の原理は消音器の共鳴を用いないので、空洞部３０の深さＬdが管状部材１２の第一共鳴の共鳴周波数における波長λの１／４よりも小さくても、高い防音性能を発現することができる。従って、消音器２１を小型化して管状部材１２の通気性を維持しつつ、高い防音性能を得ることができる。
この消音の原理は消音器の共鳴を用いないので、空洞部３０の深さＬdが管状部材１２の第一共鳴の共鳴周波数における波長λの１／４よりも小さくても、高い防音性能を発現することができる。従って、消音器２１を小型化して管状部材１２の通気性を維持しつつ、高い防音性能を得ることができる。
また、消音器２１による消音の消音器の共鳴を用いないので、音波の波長依存性が小さく、管状部材１２の長さおよび形状等が異なる場合でも、防音性能を発現することができ、管状部材１２に合わせた設計が不要であり汎用性が高い。
また、消音器２１による消音の原理は消音器の共鳴を用いないので、消音器の構造で決まるような特定の周波数のみの音を消音せず、広い周波数帯域における複数の共鳴音を消音することができる。
また、消音器２１による消音の原理は消音器の共鳴を用いないので、管状部材の共鳴との相互作用が発生せず、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させることもなく、十分な消音効果が得られる。
また、消音器２１による消音の原理は消音器の共鳴を用いないので、消音器の構造で決まるような特定の周波数のみの音を消音せず、広い周波数帯域における複数の共鳴音を消音することができる。
また、消音器２１による消音の原理は消音器の共鳴を用いないので、管状部材の共鳴との相互作用が発生せず、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させることもなく、十分な消音効果が得られる。
なお、図１に示す例においては、消音器２１および内部の空洞部３０は略直方体形状としたがこれに限定はされず円筒形状等の種々の形状とすることができる。また、開口部３２の形状も限定はなく、矩形状、多角形状、円形状、楕円形状等の種々の形状とすることができる。
また、図１に示す例では、消音器２１の空洞部３０が半径方向に延在するものとして、空洞部３０内における音波の進行方向が半径方向となるものとしたがこれに限定はされない。例えば、図２に示すように、空洞部３０が軸方向に延在するものとして、空洞部３０内における音波の進行方向が軸方向となるようにしてもよい。なお、以下の説明において、図１に示すような消音器２１を垂直筒型の消音器ともいう。
図２は、本発明の消音システムの好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。また、図３は、消音システムの消音器の空洞部の面積Ｓ0と開口部の面積Ｓ1とを説明するための図である。図４は、消音器の空洞部の深さＬdと幅Ｌwとを説明するための図である。なお、図３及び図４においては、壁１６の図示を省略している。以降の図においても、壁１６の図示を省略する場合がある。
図２は、本発明の消音システムの好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。また、図３は、消音システムの消音器の空洞部の面積Ｓ0と開口部の面積Ｓ1とを説明するための図である。図４は、消音器の空洞部の深さＬdと幅Ｌwとを説明するための図である。なお、図３及び図４においては、壁１６の図示を省略している。以降の図においても、壁１６の図示を省略する場合がある。
図２に示すように、消音システム１０ａは、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる、円筒状の管状部材１２の外側の周面（外周面）に消音器２２が配置された構成を有する。
管状部材１２は例えば、換気口および空調用ダクト等の通気スリーブである。
消音器２２は、軸方向に平行な断面において、軸方向に延在し、管状部材１２の外周面に沿って湾曲した略直方体形状で、内部に軸方向に延在する略直方体形状の空洞部３０を有する。また、消音器２２の管状部材１２側の面の、軸方向の一方の端部側には、空洞部３０と外部とを連通する開口部３２を有する。すなわち、消音器２２は、Ｌ字型の空間を有する。この開口部３２は、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａと接続されている。開口部３２が周面開口部１２ａに接続することによって、消音システム１０ａにおける管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
管状部材１２は例えば、換気口および空調用ダクト等の通気スリーブである。
消音器２２は、軸方向に平行な断面において、軸方向に延在し、管状部材１２の外周面に沿って湾曲した略直方体形状で、内部に軸方向に延在する略直方体形状の空洞部３０を有する。また、消音器２２の管状部材１２側の面の、軸方向の一方の端部側には、空洞部３０と外部とを連通する開口部３２を有する。すなわち、消音器２２は、Ｌ字型の空間を有する。この開口部３２は、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａと接続されている。開口部３２が周面開口部１２ａに接続することによって、消音システム１０ａにおける管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
ここで、図２に示す例においては、空洞部３０は軸方向に延在しているため、空洞部３０内における音波の進行方向は軸方向（図中左右方向）である。従って、図４に示すとおり、空洞部３０の深さＬdは、軸方向における開口部３２の中心位置から空洞部３０の遠い側の端面までの長さである。
図１に示す消音器２１と同様に、消音器２２は、消音器２２の壁面近傍における流体の粘性、および、壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、後述する消音器２２内に配置された吸音材２４等（変換機構）によって音エネルギーを熱エネルギーに変換して消音を行う。
このように、消音器２２をＬ字型の空間を有する形状とした場合でも、図１の構成の場合と同様に、管状部材１２内の音波が消音器２２内に流入する際に、音圧を保ったまま気体（空気）分子の移動速度を速くすることができるため、音圧を保ったまま気体分子の移動速度が速くなることによって、変換機構による音エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が高くなる。そのため、空洞部３０の深さＬdが管状部材１２の第一共鳴の共鳴周波数における波長λの１／４よりも小さくても、高い防音性能を発現することができる。従って、消音器２２を小型化して管状部材１２の通気性を維持しつつ、高い防音性能を得ることができる。なお、以下の説明において、図２に示すような消音器２２をＬ字型の消音器ともいう。
また、消音器２２をＬ字型の空間を有する形状とすることで、消音器２２の実効外径、すなわち、消音システムの外径をより小さくすることができ、高い防音性能を維持しつつ、より高い通気性を得ることができる。実効外径については後に詳述する。
ここで、消音システム１０ａ内における管状部材１２の第一共鳴の音場空間について図５を用いて説明する。
図５は、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる管状部材１２の第一共鳴モードにおける音圧の分布をシミュレーションによって求めたものである。図５からわかるように、管状部材１２の第一共鳴の音場空間は、管状部材１２内、および、開口端補正距離内の空間である。周知のとおり、開口端補正の距離だけ音場の定在波の腹が管状部材１２の外側にはみ出している。なお、円筒形の管状部材１２の場合の開口端補正距離は、大凡１．２×管直径で与えられる。
図５は、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる管状部材１２の第一共鳴モードにおける音圧の分布をシミュレーションによって求めたものである。図５からわかるように、管状部材１２の第一共鳴の音場空間は、管状部材１２内、および、開口端補正距離内の空間である。周知のとおり、開口端補正の距離だけ音場の定在波の腹が管状部材１２の外側にはみ出している。なお、円筒形の管状部材１２の場合の開口端補正距離は、大凡１．２×管直径で与えられる。
消音器２２は開口部３２が、この管状部材１２の第一共鳴の音場空間に接続される位置に配置されていればよい。従って、図６に示す消音システム１０ｂのように、消音器２２の開口部３２が管状部材１２の開口端面の外側に配置されていてもよい。あるいは、図７に示す消音システム１０ｃのように、消音器２２が管状部材１２の内部に配置されていてもよい。
なお、図６に示す消音システム１０ｂおよび図７に示す消音システム１０ｃにおいて、消音器２２は開口部３２が管状部材１２の中心軸側を向くように配置されている。なお、管状部材１２の中心軸とは、管状部材１２の断面における重心を通る軸である。
なお、図６に示す消音システム１０ｂおよび図７に示す消音システム１０ｃにおいて、消音器２２は開口部３２が管状部材１２の中心軸側を向くように配置されている。なお、管状部材１２の中心軸とは、管状部材１２の断面における重心を通る軸である。
ここで、軸方向における消音器２２の開口部３２の位置には限定はない。開口部３２の位置によって、より好適に消音する周波数帯を制御することが可能である。
例えば、管状部材１２の第一共鳴周波数の音波を消音する場合には、第一共鳴周波数の音波の音圧が高くなる位置、すなわち、軸方向における管状部材の中央に消音器２２の開口部３２を配置することで、音圧および気体分子の移動速度を高くすることができ、より高い防音性能を発現することができる。
この点については、実施例においてより詳細に説明する。
例えば、管状部材１２の第一共鳴周波数の音波を消音する場合には、第一共鳴周波数の音波の音圧が高くなる位置、すなわち、軸方向における管状部材の中央に消音器２２の開口部３２を配置することで、音圧および気体分子の移動速度を高くすることができ、より高い防音性能を発現することができる。
この点については、実施例においてより詳細に説明する。
ここで、図３に示すように、消音器２２の空洞部３０の面積をＳ0とし、開口部３２の面積をＳ1とすると、開口部３２の面積Ｓ1は、空洞部３０の面積Ｓ0よりも小さいのが好ましい。開口部３２の面積Ｓ1を、空洞部３０の面積Ｓ0よりも小さくすることで、管状部材１２内の音波が消音器２２内に流入する際に、音圧を保ったまま気体（空気）分子の移動速度を速くすることができるため、変換機構による音エネルギーから熱エネルギーへの変換効率をより高くすることができる。
ここで、空洞部３０の面積Ｓ0および開口部３２の面積Ｓ1はそれぞれ、空洞部３０または開口部３２を通る管状部材１２の中心軸を軸とする円周面における面積である。
なお、管状部材１２の半径方向の位置によって空洞部３０の面積が異なる場合には、空洞部３０の面積Ｓ0は、各位置での面積の平均値である。
また、開口部３２の面積Ｓ1は、開口が最小となる面積である。
ここで、空洞部３０の面積Ｓ0および開口部３２の面積Ｓ1はそれぞれ、空洞部３０または開口部３２を通る管状部材１２の中心軸を軸とする円周面における面積である。
なお、管状部材１２の半径方向の位置によって空洞部３０の面積が異なる場合には、空洞部３０の面積Ｓ0は、各位置での面積の平均値である。
また、開口部３２の面積Ｓ1は、開口が最小となる面積である。
気体分子の移動速度を速くする観点では開口部３２の面積Ｓ1が小さいほど好ましいが、開口部３２の面積Ｓ1が小さすぎると音波が空洞部３０内に流入しにくくなるため防音性能が低くなってしまう。以上の観点から、開口部３２の面積Ｓ1は空洞部３０の面積Ｓ0の０.１％＜Ｓ1／Ｓ0＜４０％が好ましく、０.３％＜Ｓ1／Ｓ0＜３５％がより好ましく、０．５％＜Ｓ1／Ｓ0＜３０％がより好ましい。
また、防音性能および通気性の観点から、消音器２２の空洞部３０の深さＬdは、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たし、０．０１６×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たすのが好ましく、０．０２１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たすのがより好ましい。
また、軸方向に平行な断面において、空洞部３０の深さ方向に直交する方向の空洞部３０の幅Ｌw（図４参照）は、０．００１×λ＜Ｌｗ＜０．０６１×λを満たすのが好ましく、０．００１×λ＜Ｌｗ＜０．０５１×λを満たすのが好ましく、０．００１×λ＜Ｌw＜０．０４１×λを満たすのがより好ましい。なお、図１においては、空洞部３０の幅は、図中左右方向の長さであり、開口部３２の幅Ｌｗと一致している。
また、軸方向に平行な断面において、空洞部３０の深さ方向に直交する方向の空洞部３０の幅Ｌw（図４参照）は、０．００１×λ＜Ｌｗ＜０．０６１×λを満たすのが好ましく、０．００１×λ＜Ｌｗ＜０．０５１×λを満たすのが好ましく、０．００１×λ＜Ｌw＜０．０４１×λを満たすのがより好ましい。なお、図１においては、空洞部３０の幅は、図中左右方向の長さであり、開口部３２の幅Ｌｗと一致している。
この点について図８〜図１０および図１１を用いて説明する。図８〜図１０は、図１に示すような垂直筒型の消音器を用いた場合のシミュレーションの結果であり、図１１は、図２に示すようなＬ字型の消音器を用いた場合のシミュレーションの結果である。
図８は、（空洞部３０の深さＬd／消音対象の音波の波長λ）と、（空洞部３０の幅Ｌw／消音対象の音波の波長λ）と、空洞部３０内の平均音圧Ｐとの関係を表すグラフである。図９は、（空洞部３０の深さＬd／消音対象の音波の波長λ）と、（空洞部３０の幅Ｌw／消音対象の音波の波長λ）と、空洞部３０内の気体分子の平均粒子速度ｖとの関係を表すグラフである。図１０は、（空洞部３０の深さＬd／消音対象の音波の波長λ）と、（空洞部３０の幅Ｌw／消音対象の音波の波長λ）と、気体分子の平均粒子速度ｖおよび平均音圧Ｐの乗算値（｜ｖ｜×｜Ｐ｜）のｌｏｇ値との関係を表すグラフである。（｜ｖ｜×｜Ｐ｜）は、空洞部３０の体積当たりの吸収に比例する値である。
なお、図９〜図１１におけるｌｏｇは、常用対数である。
なお、図９〜図１１におけるｌｏｇは、常用対数である。
粒子速度ｖおよび音圧Ｐは、有限要素法計算ソフトCOMSOL ver5.3（ＣＯＭＳＯＬ社）の音響モジュールを用いて、空洞部３０の深さＬdと空洞部３０の幅Ｌwとを種々変更して求めた。シミュレーションにおいて管状部材の長さは３００ｍｍ、直径は１００ｍｍとし、消音器２２の空洞部３０は、管状部材１２の外周に環状に設置した。開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２の幅は空洞部３０の幅と同じである。開口部３２は軸方向において管状部材１２の中央に配置した。管状部材１２の最低共鳴周波数は４６０Ｈｚであった。消音対象の音波の周波数は４６０Ｈｚとした。また、空洞部３０内全域には流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとした。
図１２に示すように、壁で仕切られた一方の空間の半球状の面から音波を入射させ、他方の空間の半球状の面に到達する音波の単位体積あたりの振幅を求めた。半球状の面は、管状部材の開口面の中心位置を中心とした半径５００ｍｍの半球状の面である。入射させる音波は単位体積あたりの振幅を１とした。
図８〜図１０に示すように、空洞部３０の深さＬdと空洞部３０の幅Ｌwとには好適な範囲があることがわかる。図８から、音圧は、空洞部３０の幅Ｌwおよび深さＬdが小さいほど、高くなることがわかる。図９から、粒子速度は、空洞部３０の幅Ｌwは小さいほど、深さＬdはある範囲で、高くなることがわかる。図１０から、吸収に比例する（｜ｖ｜×｜Ｐ｜）の値は、空洞部３０の幅Ｌwと深さＬdがある範囲で、高くなることがわかる。
同様に、図１１は、図２に示すようなＬ字型の消音器を用いた場合の（空洞部３０の深さＬd／消音対象の音波の波長λ）と、（空洞部３０の幅Ｌw／消音対象の音波の波長λ）と、気体分子の平均粒子速度ｖおよび平均音圧Ｐの乗算値（｜ｖ｜×｜Ｐ｜）のｌｏｇ値との関係を表すグラフである。
シミュレーションにおいて管状部材の長さは３００ｍｍ、直径は１００ｍｍとし、消音器２２の空洞部３０は、管状部材１２の外周に環状に設置し、軸方向が深さ方向とした。開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２の幅は１０ｍｍとした。開口部３２は軸方向において管状部材１２の中央に配置した。また、空洞部３０内には流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとした。
シミュレーションにおいて管状部材の長さは３００ｍｍ、直径は１００ｍｍとし、消音器２２の空洞部３０は、管状部材１２の外周に環状に設置し、軸方向が深さ方向とした。開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２の幅は１０ｍｍとした。開口部３２は軸方向において管状部材１２の中央に配置した。また、空洞部３０内には流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとした。
図１１から、Ｌ字型の消音器の場合も、吸収に比例する（｜ｖ｜×｜Ｐ｜）の値は、空洞部３０の幅Ｌwと深さＬdがある範囲で、高くなることがわかる。また、好適範囲は垂直筒型の消音器と同様であることがわかる。
また、本発明の消音システムは、消音器２２の空洞部３０の内壁の表面積Ｓdに対する開口部３２の面積Ｓ1の比率Ｓ1／Ｓdを０＜Ｓ1／Ｓd＜４０％とすることで、吸音材２４等変換機構の表面積に対して音波が入射する面の面積の割合を小さくして、高い音圧Ｐを保ったまま吸音材２４等の変換機構に流入する音波に対応する気体分子の移動速度を速くして防音性能を高めることができる。
気体分子の移動速度を速くする観点では開口部３２の面積Ｓ1（比率Ｓ1／Ｓd）は小さいほど好ましいが、開口部３２の面積Ｓ1が小さすぎると音波が空洞部３０内に流入しにくくなるため防音性能が低くなってしまう。以上の観点から、空洞部３０の内壁の表面積Ｓdに対する開口部３２の面積Ｓ1は０.１％＜Ｓ1／Ｓd＜４０％が好ましく、０.３％＜Ｓ1／Ｓd＜３５％がより好ましく、０．５％＜Ｓ1／Ｓd＜３０％がより好ましい。
なお、空洞部３０の内壁の表面積Ｓdは、分解能を１ｍｍとして測定する。すなわち、１ｍｍ未満の凹凸等の微細構造を有する場合には、これを平均化して表面積Ｓdを求めればよい。
気体分子の移動速度を速くする観点では開口部３２の面積Ｓ1（比率Ｓ1／Ｓd）は小さいほど好ましいが、開口部３２の面積Ｓ1が小さすぎると音波が空洞部３０内に流入しにくくなるため防音性能が低くなってしまう。以上の観点から、空洞部３０の内壁の表面積Ｓdに対する開口部３２の面積Ｓ1は０.１％＜Ｓ1／Ｓd＜４０％が好ましく、０.３％＜Ｓ1／Ｓd＜３５％がより好ましく、０．５％＜Ｓ1／Ｓd＜３０％がより好ましい。
なお、空洞部３０の内壁の表面積Ｓdは、分解能を１ｍｍとして測定する。すなわち、１ｍｍ未満の凹凸等の微細構造を有する場合には、これを平均化して表面積Ｓdを求めればよい。
この点について、図１１の場合と同様に、図２に示すようなＬ字型の消音器を用いてシミュレーションを行なった。
シミュレーションにおいて管状部材の長さは３００ｍｍ、直径は１００ｍｍとし、消音器２２の空洞部３０は、管状部材１２の外周に環状に設置し、軸方向が深さ方向とした。開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。空洞部３０の深さＬdは８０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍとした。開口部３２は軸方向において管状部材１２の中央に配置した。また、空洞部３０内には流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとした。
開口部の幅Ｌoを１０ｍｍ（１ｃｍ）〜７０ｍｍ（７ｃｍ）に変更することで、面積比率Ｓ1／Ｓdを５．３％〜５４．７％に変更して、それぞれ透過音圧を算出した。図１３中面積割合５．３％が１ｃｍに対応し、１７．９％が３ｃｍに対応し、２５．３％が４ｃｍに対応し、３３．８％が５ｃｍに対応し、５４．７％が７ｃｍに対応する。なお、透過音圧は、消音器を設置しなかった場合の透過音圧のピーク（第一共鳴周波数の透過音圧）を１として規格化した。消音器を設置しない場合の管状部材内の第一共鳴周波数は４６０Ｈｚであるので、４６０Ｈｚにおける透過音圧がピーク音圧である。
結果を図１３および図１４に示す。
シミュレーションにおいて管状部材の長さは３００ｍｍ、直径は１００ｍｍとし、消音器２２の空洞部３０は、管状部材１２の外周に環状に設置し、軸方向が深さ方向とした。開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。空洞部３０の深さＬdは８０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍとした。開口部３２は軸方向において管状部材１２の中央に配置した。また、空洞部３０内には流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとした。
開口部の幅Ｌoを１０ｍｍ（１ｃｍ）〜７０ｍｍ（７ｃｍ）に変更することで、面積比率Ｓ1／Ｓdを５．３％〜５４．７％に変更して、それぞれ透過音圧を算出した。図１３中面積割合５．３％が１ｃｍに対応し、１７．９％が３ｃｍに対応し、２５．３％が４ｃｍに対応し、３３．８％が５ｃｍに対応し、５４．７％が７ｃｍに対応する。なお、透過音圧は、消音器を設置しなかった場合の透過音圧のピーク（第一共鳴周波数の透過音圧）を１として規格化した。消音器を設置しない場合の管状部材内の第一共鳴周波数は４６０Ｈｚであるので、４６０Ｈｚにおける透過音圧がピーク音圧である。
結果を図１３および図１４に示す。
図１３は、周波数と透過音圧との関係を表すグラフであり、図１４は、開口面積の割合と透過音圧のピークとの関係を表すグラフである。
図１３および図１４からわかるように、吸音材の体積は同じであるにも関わらず、開口部の面積比率Ｓ1／Ｓdが小さいほど、共鳴周波数の透過音圧は小さくなることがわかる。なお、消音器無しの場合に対して、消音器を設置した場合の共鳴周波数が低周波側にシフトしているのは音波が存在できる体積が増えたためである。
図１３および図１４からわかるように、吸音材の体積は同じであるにも関わらず、開口部の面積比率Ｓ1／Ｓdが小さいほど、共鳴周波数の透過音圧は小さくなることがわかる。なお、消音器無しの場合に対して、消音器を設置した場合の共鳴周波数が低周波側にシフトしているのは音波が存在できる体積が増えたためである。
また、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構は、前述のとおり、消音器の壁面近傍における流体の粘性、および、消音器の壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、消音器内に配置された吸音材等であり、吸音材を用いることが好ましい。
図１５に示す消音システム１０ｄのように、吸音材２４は消音器２２の空洞部３０内の少なくとも一部に配置される構成とすればよい。あるいは、図１６に示す消音システム１０ｅのように、吸音材２４は消音器２２の開口部３２の少なくとも一部を覆うように配置される構成としてもよい。
図１５に示す消音システム１０ｄのように、吸音材２４は消音器２２の空洞部３０内の少なくとも一部に配置される構成とすればよい。あるいは、図１６に示す消音システム１０ｅのように、吸音材２４は消音器２２の開口部３２の少なくとも一部を覆うように配置される構成としてもよい。
吸音材２４は、単位厚さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］が（１．２５−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．６を満たすことが好ましく、（１．３２−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．２を満たすことがより好ましく、（１．３９−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７を満たすことがさらに好ましい。なお、上記式において、Ｌdの単位は［ｍｍ］であり、ｌｏｇは常用対数である。吸音材の流れ抵抗は、１ｃｍ厚の吸音材の垂直入射吸音率を測定し、Ｍｉｋｉモデル（Ｊ． Ａｃｏｕｓｔ． Ｓｏｃ． Ｊｐｎ．， １１（１） ｐｐ．１９−２４ （１９９０））でフィッティングすることで評価した。または「ＩＳＯ ９０５３」に従って評価してもよい。
また、空洞部３０の深さ方向における空洞部３０の長さ（以下、筒長ともいう）と、開口部の幅との比（開口幅／筒長）をＫrate（％）とすると、吸音材２４の単位長さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］は、０＜Ｋrate≦５０％のとき、（Ｋrate＋１６５）／６２．５＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋３１９．６）／７６．９を満たすのが好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、３．４５＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋４８４）／１１１．１を満たすのが好ましい。また、０＜Ｋrate≦５０％のとき、（Ｋrate＋１７５）／６２．５＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋３１５．３）／７６．９を満たすのがより好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、３．６＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋４７８）／１１１．１を満たすのがより好ましい。また、０＜Ｋrate≦５０％のとき、（Ｋrate＋１８２）／６２．５＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋３１１．３）／７６．９を満たすのがさらに好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、３．７２＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋４７２）／１１１．１を満たすのがさらに好ましい。なお、上記式において、ｌｏｇは常用対数である。
筒長と開口幅との比Ｋrateと、吸音材２４の単位長さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］との関係についてシミュレーションを行なった結果を説明する。
図１０７は、シミュレーションに用いた消音システムのモデルを模式的に表す断面図である。
図１０７に示すように、壁１６の厚みは２１２．５ｍｍとし、管状部材１２の直径は１００ｍｍとした。消音器２２は、入射側（図１０７中左側）の壁から１００ｍｍ離間する位置に配置した。消音器２２は、管状部材１２の外周に管状に配置し、軸方向が深さ方向とした。消音器２２の空洞部３０の長さ（筒長）は４２ｍｍとした。幅は３７ｍｍとした。開口部３２は管状部材１２の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２は、軸方向において、入射側（図１０７中左側）に形成されるものとした。消音器２２の空洞部３０の全域に吸音材２４を配置した。
また、管状部材１２の、音波の入射側の開口部にはガラリ（カバー部材）が配置され、音波の出射側の開口部にはレジスター（風量調整部材）が配置される構成とした。
ガラリ、および、レジスターは、市販のものを参考にモデル化した。
図１０７は、シミュレーションに用いた消音システムのモデルを模式的に表す断面図である。
図１０７に示すように、壁１６の厚みは２１２．５ｍｍとし、管状部材１２の直径は１００ｍｍとした。消音器２２は、入射側（図１０７中左側）の壁から１００ｍｍ離間する位置に配置した。消音器２２は、管状部材１２の外周に管状に配置し、軸方向が深さ方向とした。消音器２２の空洞部３０の長さ（筒長）は４２ｍｍとした。幅は３７ｍｍとした。開口部３２は管状部材１２の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２は、軸方向において、入射側（図１０７中左側）に形成されるものとした。消音器２２の空洞部３０の全域に吸音材２４を配置した。
また、管状部材１２の、音波の入射側の開口部にはガラリ（カバー部材）が配置され、音波の出射側の開口部にはレジスター（風量調整部材）が配置される構成とした。
ガラリ、および、レジスターは、市販のものを参考にモデル化した。
また、吸音材２４の流れ抵抗σ1と開口部の幅とを種々変更して、管状部材を透過する音波についてシミュレーションを行なった。シミュレーションによって、管状部材を透過して一方の空間（図１０７中左側）から他方の空間（図１０７中右側）に伝搬する音波の音圧から透過損失を算出した。
結果を図１０８に示す。図１０８は、流れ抵抗と開口幅／筒長と規格化透過損失との関係を表すグラフである。なお、規格化透過損失は、透過損失が最大となる値を１として規格化した値である。
結果を図１０８に示す。図１０８は、流れ抵抗と開口幅／筒長と規格化透過損失との関係を表すグラフである。なお、規格化透過損失は、透過損失が最大となる値を１として規格化した値である。
図１０８から、流れ抵抗は、開口幅／筒長に応じて最適な範囲があることがわかる。図１０８において点線の内側の領域は規格化透過損失が約０．８以上となる領域である。この領域を式で表すと、上述した、０＜Ｋrate≦５０％のとき、（Ｋrate＋１６５）／６２．５＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋３１９．６）／７６．９、５０％＜Ｋrateのとき、３．４５＜ｌｏｇσ1＜（Ｋrate＋４８４）／１１１．１、となる。
吸音材２４としては、特に限定はなく、従来公知の吸音材が適宜利用可能である。例えば、発泡ウレタン、軟質ウレタンフォーム、木材、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム等の発泡材料および微小な空気を含む材料；グラスウール、ロックウール、マイクロファイバー（３Ｍ社製シンサレートなど）、フロアマット、絨毯、メルトブローン不織布、金属不織布、ポリエステル不織布、金属ウール、フェルト、インシュレーションボードおよびガラス不織布等のファイバーおよび不織布類材料；木毛セメント板；シリカナノファイバーなどのナノファイバー系材料；石膏ボード；種々の公知の吸音材が利用可能である。
吸音材２４の厚みは空洞部３０内あるいは開口部近傍に配置可能であれば限定はない。吸音性能等の観点から、吸音材２４の厚みは０．０１ｍｍ〜５００ｍｍが好ましく、０．１ｍｍ〜１００ｍｍがより好ましい。
また、図２に示す例では、１つの消音器２２を有する構成としたが、これに限定はされず、２以上の消音器２２を有する構成としてもよい。例えば、図１７に示す消音システム１０ｆのように、２つの消音器２２を管状部材１２の外周面に配置して、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａに接続された構成としてもよい。あるいは、図１８に示す消音システム１０ｇのように、２つの消音器２２を管状部材１２の内部に配置する構成としてもよい。
２以上の消音器２２を有する場合には、２以上の消音器２２は管状部材１２の中心軸に対して回転対称に配置されていることが好ましい。
例えば、図１９に示すように、３つの消音器２２を有し、３つの消音器２２が管状部材１２の外周面に、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。あるいは、図２０に示すように、６つの消音器２２を有し、６つの消音器２２が管状部材１２の外周面に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。なお、消音器２２の数はこれらに限定はされず、例えば、２つの消音器２２が回転対称に配置される構成であってもよいし、４つの消音器２２が回転対称に配置される構成であってもよい。
例えば、図１９に示すように、３つの消音器２２を有し、３つの消音器２２が管状部材１２の外周面に、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。あるいは、図２０に示すように、６つの消音器２２を有し、６つの消音器２２が管状部材１２の外周面に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。なお、消音器２２の数はこれらに限定はされず、例えば、２つの消音器２２が回転対称に配置される構成であってもよいし、４つの消音器２２が回転対称に配置される構成であってもよい。
消音器２２が管状部材１２の内部に配置される場合も同様に、２以上の消音器２２が回転対称に配置されるのが好ましい。
例えば、図２１に示すように、４つの消音器２２が管状部材１２の内部（内側の周面（内周面））に、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。
例えば、図２１に示すように、４つの消音器２２が管状部材１２の内部（内側の周面（内周面））に、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。
また、複数の消音器２２を管状部材１２の外周面に、周面方向に配列して配置する構成の場合には、複数の消音器２２を連結してもよい。例えば、図２２に示す例のように、８つの消音器２２を周面方向に連結した構成としてもよい。
消音器２２が管状部材１２内に配置される場合も同様に、複数の消音器２２を管状部材１２の内周面に、周面方向に配列して配置する構成の場合には、複数の消音器２２を連結してもよい。例えば、図２３に示す例のように、８つの消音器２２を周面方向に連結した構成としてもよい。
また、図１に示す例では、消音器２２は管状部材１２の外周面に沿った略立方体形状としたが、これに限定はされず、空洞部を有する各種の立体形状であればよい。あるいは、図２４に示すように、消音器２２は、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であってもよい。この場合、開口部３２は、管状部材１２の内周面の周面方向に沿ったスリット状に形成される。
消音器２２が管状部材１２内に配置される場合も同様に、図２５に示すように、消音器２２は、周面方向において管状部材１２の内周面の全周に沿った円環状であってもよい。
また、消音器２２が管状部材１２の外周面に配置される場合において、消音器２２が周面方向において管状部材１２の外周面の全周を覆うと想定した場合の消音器２２の外径（実効外径）をＤ1とし、管状部材１２の外径（実効外径）をＤ0とすると（図２４参照）、Ｄ1＜Ｄ0＋２×（０．０４５×λ＋５ｍｍ）を満たすのが好ましい。なお、式中のＤ1、Ｄ0およびλの単位はｍｍである。
これにより、消音システムの大型化を抑制しつつ、高い防音性能を発現することができる。
なお、実効外径は、円相当直径であり、断面が円形ではない場合、その断面積と同じ円の直径を実効外径とした。
これにより、消音システムの大型化を抑制しつつ、高い防音性能を発現することができる。
なお、実効外径は、円相当直径であり、断面が円形ではない場合、その断面積と同じ円の直径を実効外径とした。
また、消音器２２が管状部材１２の内周面に配置される場合において、消音器２２が周面方向において管状部材１２の内周面の全周を覆うと想定した場合の消音器２２の内径をＤ2とし、管状部材１２の内径をＤ0とすると（図１８参照）、０．７５×Ｄ0＜Ｄ2を満たすのが好ましい。
これにより、消音システムの大型化を抑制して通気性を確保しつつ、高い防音性能を発現することができる。
これにより、消音システムの大型化を抑制して通気性を確保しつつ、高い防音性能を発現することができる。
また、図１７〜図２３に示す例では、複数の消音器２２を管状部材１２の周面方向に配列した構成としたが、これに限定はされず、複数の消音器２２を管状部材１２の軸方向に配列した構成としてもよい。言い換えると、管状部材１２の軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に、複数の消音器２２の開口部３２が配置される構成としてもよい。
例えば、図２６に示す消音システム１０ｈは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。
また、図２６に示す例では、周面方向にもそれぞれ２つの消音器を回転対称に配置している。このように、周面方向および軸方向のそれぞれで、２つ以上の消音器を配置してもよい。
なお、図２６に示す例では、軸方向に２つの消音器を配置する構成としたが、これに限定はされず、軸方向に３つ以上の消音器を配置する構成としてもよい。
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部の長さＬdが異なる消音器を配置することが好ましい。
例えば、図２７に示す消音システム１０ｉは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。中央部側の消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは、端部側の消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdが互いに異なる。
例えば、図２７に示す消音システム１０ｉは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。中央部側の消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは、端部側の消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdが互いに異なる。
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部内に音響特性の異なる吸音材を配置することが好ましい。
例えば、図２８に示す消音システム１０ｊは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。中央部側の消音器２２ａの空洞部３０ａには吸音材２４ａが配置されており、端部側の消音器２２ｂの空洞部３０ｂには吸音材２４ｂが配置されている。吸音材２４ａの吸音特性と吸音材２４ｂの吸音特性とは互いに異なる。
例えば、図２８に示す消音システム１０ｊは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。中央部側の消音器２２ａの空洞部３０ａには吸音材２４ａが配置されており、端部側の消音器２２ｂの空洞部３０ｂには吸音材２４ｂが配置されている。吸音材２４ａの吸音特性と吸音材２４ｂの吸音特性とは互いに異なる。
後に詳述するが、本発明の消音システムにおいては、軸方向における消音器（開口部）の配置位置に応じて、好適に消音可能な波長が変化する。従って、軸方向に複数の消音器を配置することで異なる波長域の音を消音することができ、より広帯域に消音することができる。また、軸方向における開口部の位置ごとに好適に消音可能な波長に合わせて、空洞部の深さＬd、および、吸音体の吸音特性を調整することによって、より好適に消音することができる。
また、図１に示す例では、消音器２１の空洞部３０は開口部から半径方向に深さＬdを有する構成とし、図２に示す例では、消音器２２の空洞部３０は開口部３２から軸方向に深さＬdを有する構成としたが、これに限定はされず、開口部３２から周面方向に深さを有する構成としてもよい。
図２９は、本発明の消音システムの他の一例を模式的に表す断面図であり、図３０は、図２９のＣ−Ｃ線断面図である。
図２９および図３０に示す消音システムは、２つの消音器２３が管状部材１２の外周面に沿って配置されている。消音器２３の空洞部３０は、開口部３２から管状部材１２の周面方向に沿って延在している。すなわち、消音器２３は開口部３２から周面方向に深さを有する。
このような構成とすることで、消音器の軸方向の長さを短くすることができる。
図２９および図３０に示す消音システムは、２つの消音器２３が管状部材１２の外周面に沿って配置されている。消音器２３の空洞部３０は、開口部３２から管状部材１２の周面方向に沿って延在している。すなわち、消音器２３は開口部３２から周面方向に深さを有する。
このような構成とすることで、消音器の軸方向の長さを短くすることができる。
なお、図３０に示す例では、２つの消音器２３を有する構成としたが、これに限定はされず、３以上の消音器２３を有していてもよい。例えば、図３１に示す例のように、５つの消音器２３を有する構成としてもよい。
また、図２に示す例では、消音器２２の空洞部３０の深さは一方向に伸びる構成としたが、これに限定はされない。例えば、図３２に示すように、空洞部３０の形状を深さ方向が折り返した略Ｃ形状としてもよい。図３２に示す空洞部３０内に侵入した音波は、開口部３２から図中右方向に進んだ後、折り返して図中左方向に進む。空洞部３０の深さＬdは、音波の進行方向に沿った長さであるので、図３２に示す空洞部３０の深さＬdは、折り返した形状に沿った長さである。
ここで、本発明の消音システムは、消音器および挿入部を有する消音装置の一部を、管状部材（通気スリーブ）に挿入して配置する構成としてもよい。
図３３に本発明の消音システムの他の一例の模式的な断面図を示す。
図３３に示す消音システム１０ｋは、管状部材１２の一方の端面側に、管状部材１２を通過する音を消音する消音装置１４が設置された構成を有する。
図３３に本発明の消音システムの他の一例の模式的な断面図を示す。
図３３に示す消音システム１０ｋは、管状部材１２の一方の端面側に、管状部材１２を通過する音を消音する消音装置１４が設置された構成を有する。
消音装置１４は、挿入部２６と消音器２２とを有する。挿入部２６は、両端が開放された筒状の部材で、一方の端面に消音器２２が接続されている。また、挿入部２６の外径は、管状部材１２の内径より小さく、管状部材１２内に挿入可能である。
消音器２２は、挿入部２６の端面に配置される以外は、上述のＬ字型の消音器２２と同様の構成を有する。また、消音器２２は、挿入部２６の内径を塞がないように、挿入部２６の周面に沿って配置されている。また、消音器２２はその開口部３２が挿入部２６の中心軸（管状部材１２の中心軸）を向くように配置されている。
なお、挿入部２６の中心軸とは、挿入部２６の断面における重心を通る軸である。
消音器２２は、挿入部２６の端面に配置される以外は、上述のＬ字型の消音器２２と同様の構成を有する。また、消音器２２は、挿入部２６の内径を塞がないように、挿入部２６の周面に沿って配置されている。また、消音器２２はその開口部３２が挿入部２６の中心軸（管状部材１２の中心軸）を向くように配置されている。
なお、挿入部２６の中心軸とは、挿入部２６の断面における重心を通る軸である。
消音装置１４は、挿入部２６の消音器２２が配置されていない端面側から管状部材１２内に挿入されて設置されている。消音器２２の実効外径は管状部材１２の内径よりも大きいため、挿入部２６は、消音器２２が管状部材１２の端面に接する位置まで挿入される。これにより、消音器２２は管状部材１２の開口端面近傍に配置される。すなわち、消音器２２の開口部３２は、管状部材１２の開口端補正距離内の空間に配置される。従って、消音器２２の開口部３２は、管状部材１２の第一共鳴の音場空間に接続される。
このように、消音器および挿入部を有する消音装置を管状部材内に挿入して設置する構成とすることで、既存の換気口および空調ダクト等に大規模な工事等を行うことなく簡易に設置することが可能となる。従って、消音器が劣化あるいは破損した時の交換が簡易である。また、住宅の換気スリーブなどに使用する場合は、コンクリート壁の貫通穴径を変える必要がなく施工が簡易である。また、リノベーション時に後付けで設置することが簡易である。
また、マンションのような住宅の壁は、例えば、コンクリート壁、石膏ボード、断熱材、化粧板、および、壁紙等を有して構成されており、これらを貫通して換気スリーブが設けられている。このような壁の換気スリーブに、図３３に示すような消音装置１４を設置する場合には、本発明における壁１６はコンクリート壁に相当し、消音装置１４の消音器２２部分はコンクリート壁の外側に設置されて、コンクリート壁と化粧板の間に設置されるのが好ましい（図７０参照）。
なお、図３３に示す例では、消音装置１４の挿入部２６を管状部材１２内に挿入して、消音装置１４を管状部材１２の開口部に配置する構成としたが、これに限定はされない。
例えば、図６７に示す消音システム１０ｎのように、消音装置１４が挿入部を有さず、壁１６に接着剤等で貼り付ける構成としてもよい。
あるいは、図６８に示す消音システム１０ｐのように、消音装置１４の挿入部２６の内径を壁１６に配置された管状部材１２の外径と略同じ径として、消音装置１４の挿入部２６内に管状部材１２を挿入して、消音装置１４を設置する構成としてもよい。挿入部２６は、管状部材１２と壁１６との間に配置される。
あるいは、図６９に示す消音システム１０ｑのように、消音装置１４の挿入部２６の内径を管状部材１２の外径よりも大きくして、挿入部２６が壁１６内に配置される構成としてもよい。
図６７〜図６９に示すような構成にすることにより、挿入部２６を管状部材１２に挿入することによる開口率の低下を抑制でき、管状部材１２の通気性を向上できる。
例えば、図６７に示す消音システム１０ｎのように、消音装置１４が挿入部を有さず、壁１６に接着剤等で貼り付ける構成としてもよい。
あるいは、図６８に示す消音システム１０ｐのように、消音装置１４の挿入部２６の内径を壁１６に配置された管状部材１２の外径と略同じ径として、消音装置１４の挿入部２６内に管状部材１２を挿入して、消音装置１４を設置する構成としてもよい。挿入部２６は、管状部材１２と壁１６との間に配置される。
あるいは、図６９に示す消音システム１０ｑのように、消音装置１４の挿入部２６の内径を管状部材１２の外径よりも大きくして、挿入部２６が壁１６内に配置される構成としてもよい。
図６７〜図６９に示すような構成にすることにより、挿入部２６を管状部材１２に挿入することによる開口率の低下を抑制でき、管状部材１２の通気性を向上できる。
なお、図６８および図６９に示すように、挿入部２６を壁１６内に配置する構成とする場合には、挿入部２６の大きさおよび形状に合わせて、壁１６に挿入部２６を配置するための溝を形成すればよい。あるいは、壁１６を作製する際に、あらかじめ消音装置１４（および管状部材１２）を設置しておき、コンクリートを流し込んで壁１６を作製してもよい。
なお、図３３に示す例では、消音装置１４はＬ字型の消音器２２を有する構成としたが、これに限定はされず、垂直筒型の消音器２１を有する構成であってもよいし、あるいは、周面方向に深さを有する消音器２３を有する構成としてもよい。
なお、図３３に示すような消音システム１０ｋの消音装置１４においても、空洞部３０内、あるいは、開口部３２近傍に吸音材２４を配置する構成とするのが好ましい。
また、消音装置１４は、複数の消音器２２を有するのが好ましい。
複数の消音器２２を有する場合には、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。
あるいは、図３４に示す消音システム１０ｌのように軸方向に複数の消音器２２を有し、軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に、複数の消音器２２の開口部３２が配置される構成としてもよい。
複数の消音器２２を有する場合には、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。
あるいは、図３４に示す消音システム１０ｌのように軸方向に複数の消音器２２を有し、軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に、複数の消音器２２の開口部３２が配置される構成としてもよい。
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部の深さＬdが異なる消音器を配置することが好ましい。
例えば、図３５に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは、消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdが互いに異なる。
例えば、図３５に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは、消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdが互いに異なる。
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部内に音響特性の異なる吸音材を配置することが好ましい。
例えば、図３６に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａには吸音材２４ａが配置されており、消音器２２ｂの空洞部３０ｂには吸音材２４ｂが配置されている。吸音材２４ａの吸音特性と吸音材２４ｂの吸音特性とは互いに異なる。
例えば、図３６に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａには吸音材２４ａが配置されており、消音器２２ｂの空洞部３０ｂには吸音材２４ｂが配置されている。吸音材２４ａの吸音特性と吸音材２４ｂの吸音特性とは互いに異なる。
また、消音器の空洞部に吸音材を配置する構成とする場合には、１つの空洞部に複数の吸音材を配置する構成としてもよい。
図１０４に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａおよび空洞部３０ｂ内にはそれぞれ３つの吸音材２４ｃ、２４ｄおよび２４ｅが配置されている。各空洞部内において、吸音材２４ｃ〜２４ｅは、空洞部の深さ方向に積層されている。
空洞部内に複数の吸音材を配置する構成とすることで、製造の際に、吸音材を開口部から空洞部内に充填しやすくなり、また、メンテナンスの際に、吸音材を交換しやすくなる。
図１０４に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａおよび空洞部３０ｂ内にはそれぞれ３つの吸音材２４ｃ、２４ｄおよび２４ｅが配置されている。各空洞部内において、吸音材２４ｃ〜２４ｅは、空洞部の深さ方向に積層されている。
空洞部内に複数の吸音材を配置する構成とすることで、製造の際に、吸音材を開口部から空洞部内に充填しやすくなり、また、メンテナンスの際に、吸音材を交換しやすくなる。
同じ空洞部内に配置される複数の吸音材２４ｃ〜２４ｅは、同じ種類の吸音材であってもよいし、少なくとも１つが異なる種類の吸音材、すなわち、吸音性能（流れ抵抗、材質、構造等）の異なる吸音材であってもよい。
空洞部内に異なる種類の吸音材を複数配置することで、消音器による消音を、消音器（空洞部）の形状、および、吸音対象の音等に適した吸音性能に制御することが容易となる。
空洞部内に異なる種類の吸音材を複数配置することで、消音器による消音を、消音器（空洞部）の形状、および、吸音対象の音等に適した吸音性能に制御することが容易となる。
また、例えば、図３７および図３８に示すように、消音装置は、消音器を分離可能に構成されていてもよい。消音器を分離可能とすることで、消音器の大きさおよび数等を変えた消音器の作製が容易となる。また、空洞部内への吸音材の設置および交換が容易となる。
また、図３９に示すように、消音装置１４は、管状部材１２に着脱可能に設置されるのが好ましい。これにより、消音装置１４の交換、あるいはリフォーム等を簡単に行うことができる。
また、消音装置１４は、管状部材１２の室内側の端面、および、室外側の端面のどちらに設置してもよいが、室内側の端面に設置されるのが好ましい。
また、消音装置１４は、管状部材１２の室内側の端面、および、室外側の端面のどちらに設置してもよいが、室内側の端面に設置されるのが好ましい。
また、消音システムは、管状部材のいずれか一方の端面に設置されるカバー部材および他方の端部に設置される風量調整部材の少なくとも一方を有していてもよい。カバー部材は、換気口および空調用ダクト等に設置される従来公知の、ルーバ、ガラリ等である。また、風量調整部材は、従来公知のレジスター等である。
また、カバー部材および風量調整部材は、管状部材の消音装置が設置された側の端面に設置されてもよいし、消音装置が設置されていない側の端面に設置されてもよい。
また、例えば、図４０に示すように、風量調整部材２０が消音装置１４側に設置される場合には、軸方向から見た際に、風量調整部材２０が消音装置１４を全て覆うように設置されるのが好ましい。カバー部材が消音装置１４側に設置される場合も同様である。
また、カバー部材および風量調整部材は、管状部材の消音装置が設置された側の端面に設置されてもよいし、消音装置が設置されていない側の端面に設置されてもよい。
また、例えば、図４０に示すように、風量調整部材２０が消音装置１４側に設置される場合には、軸方向から見た際に、風量調整部材２０が消音装置１４を全て覆うように設置されるのが好ましい。カバー部材が消音装置１４側に設置される場合も同様である。
ここで、マンション等の一般的な住宅においては、コンクリート壁と化粧板とが離間して設置されており、コンクリート壁と化粧板との間に、断熱材等が配置されている。消音装置１４は、コンクリート壁と化粧板との間の空間に設置するのが好ましい。その際、図７０に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２側の面よりも壁１６側に配置される構成としてもよい。あるいは、図７１に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２とは反対側の面と面一に配置される構成としてもよい。すなわち、化粧板４０に形成される貫通孔を消音装置１４の外径と略同じにして、化粧板４０の貫通孔に消音装置１４を挿通させる構成としてもよい。なお、図７１に示す例では、消音装置１４は化粧板４０側の端面と、化粧板４０の壁１２とは反対側の面とが面一となる構成としたが、これに限定はされず、消音装置１４の一部が、化粧版４０がある平面上に存在する構成であってもよい。
化粧板４０の貫通孔に消音装置１４を挿通させる構成とすることで、消音装置の設置、交換等が容易になる。
化粧板４０の貫通孔に消音装置１４を挿通させる構成とすることで、消音装置の設置、交換等が容易になる。
消音装置１４の消音器２２は、サイズが大きいほど消音性能が高くなる。
ここで、図７１に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２とは反対側の面と面一に配置される構成の場合には、消音器２２のサイズが大きいと、化粧板４０側にレジスターのような風量調整部材２０を設置しても、室内から化粧板４０に形成した貫通孔（消音装置１４と化粧板４０との境界）が視認されてしまうおそれがある。従って、図７２に示すように、風量調整部材２０と化粧板４０および消音装置１４との間に、境界カバー４２を設置するのが好ましい。これにより、室内側（風量調整部材２０側）から見た際に、図７３に示すように、化粧板４０の貫通孔が境界カバー４２によって隠れるので、意匠性を高めることができる。
ここで、図７１に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２とは反対側の面と面一に配置される構成の場合には、消音器２２のサイズが大きいと、化粧板４０側にレジスターのような風量調整部材２０を設置しても、室内から化粧板４０に形成した貫通孔（消音装置１４と化粧板４０との境界）が視認されてしまうおそれがある。従って、図７２に示すように、風量調整部材２０と化粧板４０および消音装置１４との間に、境界カバー４２を設置するのが好ましい。これにより、室内側（風量調整部材２０側）から見た際に、図７３に示すように、化粧板４０の貫通孔が境界カバー４２によって隠れるので、意匠性を高めることができる。
なお、図７２に示す例では、消音装置１４と境界カバー４２とを別部材としたが、消音装置１４と境界カバー４２を一体的に形成してもよい。すなわち、消音装置１４にフリンジを設けてもよい。
また、図７０等に示す例においては、消音装置１４の内径は、管状部材１２と略同じ径で一様としたが、これに限定はされない。図７４に示す消音システム１０ｒのように、消音器２２部分の内径を挿入部２６の内径よりも大きく、すなわち、管状部材１２の内径よりも大きくしてもよい。
消音器２２部分の内径を管状部材１２の内径よりも大きくすることで、管状部材１２の径よりも大きい径の管状部材用の、大きな風量調整部材２０を用いることができる。大きな風量調整部材２０を用いることで、化粧板４０の貫通孔が風量調整部材２０によって隠れるので、意匠性を高めることができる。
消音器２２部分の内径を管状部材１２の内径よりも大きくすることで、管状部材１２の径よりも大きい径の管状部材用の、大きな風量調整部材２０を用いることができる。大きな風量調整部材２０を用いることで、化粧板４０の貫通孔が風量調整部材２０によって隠れるので、意匠性を高めることができる。
また、図７５に示す消音システム１０ｓのように、消音装置１４と風量調整部材２０とを一体化してもよい。
図７１等に示すように、市販のレジスター等の風量調整部材２０は、差込部を有し、差込部を消音装置１４に差し込んで設置される。しかしながら、市販のレジスターの差し込み部は、接続時の剛性および密閉性確保のため、長さが５ｃｍ程度あり、消音装置１４の設計が制限されるおそれがある。これに対して、図７５のように、消音装置１４と風量調整部材２０とを一体化することで、消音装置１４の設計自由度が高くなり、また、施工も簡易化される点で好ましい。
図７１等に示すように、市販のレジスター等の風量調整部材２０は、差込部を有し、差込部を消音装置１４に差し込んで設置される。しかしながら、市販のレジスターの差し込み部は、接続時の剛性および密閉性確保のため、長さが５ｃｍ程度あり、消音装置１４の設計が制限されるおそれがある。これに対して、図７５のように、消音装置１４と風量調整部材２０とを一体化することで、消音装置１４の設計自由度が高くなり、また、施工も簡易化される点で好ましい。
なお、消音システムが、カバー部材および風量調整部材を有する場合には、管状部材内に生じる第一共鳴は、カバー部材、風量調整部材および消音装置を含む消音システムにおける管状部材の第一共鳴である。従って、消音器の空洞部の長さＬdは、カバー部材、風量調整部材および消音装置を含む消音システムにおける管状部材の第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長λの１／４よりも短い。
また、図７０等に示す例では、消音装置１４は、消音装置１４の中心軸が管状部材１２の中心軸に一致するように配置されている、すなわち、消音装置１４は、管状部材１２の中心軸に対して回転対称の形状に形成されているがこれに限定はされない。
図１０５に示す消音システム、および、図１０６に示す消音システムのように、消音装置１４は、消音装置１４の中心軸が、中心軸に垂直な方向に管状部材１２の中心軸とずれるように配置されていてもよい。
消音装置１４の中心軸と管状部材１２の中心軸とが一致する構成は通気性の点で好ましい。一方、消音装置１４の中心軸と管状部材１２の中心軸とがずれている場合は、音の反射が増えるため防音性能が向上する点で好ましい。特に直進性の高い高周波領域で効果がある。
図１０５に示す消音システム、および、図１０６に示す消音システムのように、消音装置１４は、消音装置１４の中心軸が、中心軸に垂直な方向に管状部材１２の中心軸とずれるように配置されていてもよい。
消音装置１４の中心軸と管状部材１２の中心軸とが一致する構成は通気性の点で好ましい。一方、消音装置１４の中心軸と管状部材１２の中心軸とがずれている場合は、音の反射が増えるため防音性能が向上する点で好ましい。特に直進性の高い高周波領域で効果がある。
ここで、住宅用の壁の厚みは、すなわち、コンクリート壁と化粧板との間の空間を含む、コンクリート壁と化粧板との合計厚み（以下、壁と化粧板との合計厚みともいう）は、１７５ｍｍ〜４００ｍｍ程度である。従って、住宅用に用いられる通気スリーブ（環状部材）の長さは１７５ｍｍ〜４００ｍｍである。この範囲の長さの通気スリーブで生じる共鳴の第一共鳴周波数は、３５５Ｈｚ〜７１０Ｈｚ程度である。
なお、住宅用の壁に用いられる通気スリーブの防音を考えた場合、コンクリート壁と化粧板との合計厚み、すなわち、通気スリーブの長さは１７５ｍｍ〜４００ｍｍであるので、通気スリーブの第一共鳴の波長が最も短い場合（通気スリーブの長さが１７５ｍｍのとき、λ＝４９７ｍｍ）を考えると、十分な防音性能が得られる観点から、空洞部の幅Ｌwは、５．５ｍｍ以上であるのが好ましく、１５ｍｍ以上であるのがより好ましく、２５ｍｍ以上であるのがさらに好ましい。
一方、住宅用の壁は、全体の厚み（コンクリート壁と化粧板との合計厚み）は最大で４００ｍｍであり、コンクリート壁が少なくとも１００ｍｍであるため、空洞部の幅Ｌwは、住宅のコンクリート壁と化粧板との間の空間に配置可能な観点から、３００ｍｍ以下であるのが好ましく、さらに汎用性の観点から２００ｍｍ以下であるのがより好ましく、１５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
一方、住宅用の壁は、全体の厚み（コンクリート壁と化粧板との合計厚み）は最大で４００ｍｍであり、コンクリート壁が少なくとも１００ｍｍであるため、空洞部の幅Ｌwは、住宅のコンクリート壁と化粧板との間の空間に配置可能な観点から、３００ｍｍ以下であるのが好ましく、さらに汎用性の観点から２００ｍｍ以下であるのがより好ましく、１５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
同様に、通気スリーブの第一共鳴の波長が最も短い場合（通気スリーブの長さが１７５ｍｍのとき、λ＝４９７ｍｍ）を考えると、十分な防音性能が得られる観点から、空洞部の深さＬdは、２５．３ｍｍ以上であるのが好ましく、２７．８ｍｍ以上であるのがより好ましく、３０．３ｍｍ以上であるのがさらに好ましい。
一方、消音器は径方向において住宅の柱と柱の間に配置される。住宅の柱と柱の間は最大で４５０ｍｍ程度であり、通気スリーブは少なくとも１００ｍｍ程度である。従って、空洞部の深さＬdは、住宅の柱と柱の間の空間に配置可能な観点から、１７５ｍｍ以下（＝（４５０ｍｍ−１００ｍｍ）／２）であるのが好ましく、１３０ｍｍ以下であるのがより好ましく、１００ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
一方、消音器は径方向において住宅の柱と柱の間に配置される。住宅の柱と柱の間は最大で４５０ｍｍ程度であり、通気スリーブは少なくとも１００ｍｍ程度である。従って、空洞部の深さＬdは、住宅の柱と柱の間の空間に配置可能な観点から、１７５ｍｍ以下（＝（４５０ｍｍ−１００ｍｍ）／２）であるのが好ましく、１３０ｍｍ以下であるのがより好ましく、１００ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
また、消音器２２の空洞部３０内の一部に吸音材を有する構成とする場合には、開口部３２を覆うように、あるいは、開口部３２を狭くするように配置するのが好ましい。すなわち、吸音材は空洞部３０内の開口部３２に近い位置に配置されるのが好ましい。また、空洞部３０の、深さ方向における開口部３２から遠い側の端面から離れた位置に吸音材を配置するのが好ましい。
空洞部３０内における吸音材の位置の違いによる防音性能の差を以下のシミュレーションによって検討した。
図９１に、シミュレーションモデルの模式図を示す。
図９１に示すように、シミュレーションにおいて管状部材の長さは２００ｍｍ、直径は１００ｍｍとした。消音器２２は、管状部材１２の外周に管状に設置した。軸方向において管状部材１２の音波の入射側の端面と消音器２２との間の距離は１００ｍｍとした。消音器２２の開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２の幅は１５ｍｍとした。空洞部３０の軸方向の長さは６０ｍｍ、軸方向に垂直な方向の幅は３３ｍｍとした。
図９１に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を９分割し、９分割した領域ｐ１〜ｐ９の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐ２およびｐ３は、半径方向においてｐ１よりも開口部３２から遠い領域である。また、ｐ４およびｐ７は、軸方向においてｐ１よりも開口部３２から遠い領域である。ｐ５およびｐ８は、軸方向においてｐ２よりも開口部３２から遠い領域である。ｐ６およびｐ９は、軸方向においてｐ３よりも開口部３２から遠い領域である。
図９１に、シミュレーションモデルの模式図を示す。
図９１に示すように、シミュレーションにおいて管状部材の長さは２００ｍｍ、直径は１００ｍｍとした。消音器２２は、管状部材１２の外周に管状に設置した。軸方向において管状部材１２の音波の入射側の端面と消音器２２との間の距離は１００ｍｍとした。消音器２２の開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２の幅は１５ｍｍとした。空洞部３０の軸方向の長さは６０ｍｍ、軸方向に垂直な方向の幅は３３ｍｍとした。
図９１に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を９分割し、９分割した領域ｐ１〜ｐ９の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐ２およびｐ３は、半径方向においてｐ１よりも開口部３２から遠い領域である。また、ｐ４およびｐ７は、軸方向においてｐ１よりも開口部３２から遠い領域である。ｐ５およびｐ８は、軸方向においてｐ２よりも開口部３２から遠い領域である。ｐ６およびｐ９は、軸方向においてｐ３よりも開口部３２から遠い領域である。
図９２に、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ５、および、ｐ９のそれぞれの領域に吸音材を配置した場合の透過音圧強度と周波数との関係を表すグラフを示す。透過音圧強度は、消音器を設置しなかった場合の透過音圧のピーク（第一共鳴周波数の透過音圧）を１として規格化した。消音器を設置しない場合の管状部材内の第一共鳴周波数は６３０Ｈｚであるので、６３０Ｈｚにおける透過音圧がピーク音圧である。
また、図９３には、ｐ１〜ｐ９の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。５００Ｈｚバンドの透過損失は、３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ以下の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。
また、図９３には、ｐ１〜ｐ９の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。５００Ｈｚバンドの透過損失は、３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ以下の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。
図９２および図９３に示すように、開口部３２に最も近いｐ１の領域に吸音材を配置する構成、すなわち、開口部３２を覆う構成が、最も透過音圧強度が低く、５００Ｈｚバンドの透過損失が高く、防音性能が高いことがわかる。また、開口部３２に近いｐ２およびｐ４の領域に吸音材を配置する構成が、ｐ１以外の他の領域に比べて透過音圧強度が低く５００Ｈｚバンドの透過損失が高く防音性能が高いことがわかる。
次に、図９４に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を軸方向に３分割し、３分割した領域ｐｚ１〜ｐｚ３の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐｚ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐｚ２およびｐｚ３は、軸方向においてｐｚ１よりも開口部３２から遠い領域である。
図９５には、ｐｚ１〜ｐｚ３の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。
図９５には、ｐｚ１〜ｐｚ３の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。
また、図９６に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を半径方向に３分割し、３分割した領域ｐｈ１〜ｐｈ３の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐｈ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐｈ２およびｐｈ３は、半径方向においてｐｈ１よりも開口部３２から遠い領域である。
図９７には、ｐｈ１〜ｐｈ３の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。
図９７には、ｐｈ１〜ｐｈ３の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。
図９５および図９７に示すように、吸音材を配置する領域が開口部３２に近いほど、５００Ｈｚバンドの透過損失が高くなり、防音性能が高くなることがわかる。
また、消音器２２は、管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に、空洞部３０と連通する第２開口部３８を有していてもよい。
図９８は本発明の消音システムの他の一例を概念的に示す断面図である。
図９８に示す消音システムにおいては、消音器２２の空洞部３０を構成する壁面の、開口部３２を有する面と対面する面に第２空洞部３８を有する。管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に、空洞部３０と連通する第２開口部３８を有する構成とすることで、空洞部３０内の音響インピーダンスが低くなるため、音波が空洞部３０内に浸入しやすくなる。これによって、空洞部３０内で音エネルギーが熱エネルギーに変換されやすくなり、防音性能をより向上できる。また、空洞部３０の体積を大きくすることなく空洞部３０内の音響インピーダンスを低くすることができるので、消音器を小型化することができる。
図９８に示す消音システムにおいては、消音器２２の空洞部３０を構成する壁面の、開口部３２を有する面と対面する面に第２空洞部３８を有する。管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に、空洞部３０と連通する第２開口部３８を有する構成とすることで、空洞部３０内の音響インピーダンスが低くなるため、音波が空洞部３０内に浸入しやすくなる。これによって、空洞部３０内で音エネルギーが熱エネルギーに変換されやすくなり、防音性能をより向上できる。また、空洞部３０の体積を大きくすることなく空洞部３０内の音響インピーダンスを低くすることができるので、消音器を小型化することができる。
第２開口部３８の形成位置は、管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置であれば限定はない。また、第２開口部３８の大きさも限定はないが大きいのが好ましい。
ここで、管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に第２開口部３８を形成した構成の場合には、水や湿気が壁内に侵入したり、壁から空洞部内に水や湿気が入り込んだりするおそれがある。そこで、図９９に示す例のように、図９８に示す消音システムの第２開口部を膜状部材４６で覆う構成としてもよい。膜状部材４６は、音波を通しやすく水を通さない膜状の部材で、サランラップ（登録商標）等の薄い樹脂フィルム、撥水処理した不織布等を用いることができる。これによって、空洞部３０内の音響インピーダンスを低くしつつ、水や湿気が入り込むのを防止することができる。膜状部材４６の材料としては、後述する防風用フィルム４４の材料と同様の材料を用いることができる。
また、図１００および図１０１に示す例のように、管状部材１２内に浸入防止板３４を有する構成としてもよい。
図１００は、本発明の消音システムの他の一例の模式的断面図である。また、図１０１は、図１００のＤ−Ｄ線断面図である。
図１００および図１０１に示すように、浸入防止板３４は、管状部材１２内の鉛直方向の下方に、管状部材１２の径方向に立設している板状の部材である。
図１００は、本発明の消音システムの他の一例の模式的断面図である。また、図１０１は、図１００のＤ−Ｄ線断面図である。
図１００および図１０１に示すように、浸入防止板３４は、管状部材１２内の鉛直方向の下方に、管状部材１２の径方向に立設している板状の部材である。
住宅の壁に設置される通気スリーブ（管状部材）は、屋外に通じているため、台風などの強風時には雨水が外部ガラリや外部フード等を通過して通気スリーブ内に浸入する場合がある。本発明の消音システムでは、空洞部を有する消音器が通気スリーブに接続されているため、通気スリーブ内に浸入した雨水が空洞部に浸入して溜まってしまうおそれがある。
これに対して、図１００および図１０１に示すように、管状部材１２内に浸入防止板３４を設けることで、外部から管状部材１２内に浸入した雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止できる。
浸入防止板３４の鉛直方向の高さは、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好ましい。
浸入防止板３４の鉛直方向の高さは、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好ましい。
また、雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止する構成として、図１０２および図１０３に示すように、消音器２２の開口部３２の鉛直方向の下側の領域を蓋部３６で塞ぐ構成としてもよい。
図１０２は、本発明の消音システムの他の一例の模式的断面図である。また、図１０３は、図１０２のＥ−Ｅ線断面図である。
図１０２および図１０３に示すように、消音器２２の開口部３２の鉛直方向の下側の領域を蓋部３６で塞ぐ構成とすることによって、外部から管状部材１２内に浸入した雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止できる。
図１０２は、本発明の消音システムの他の一例の模式的断面図である。また、図１０３は、図１０２のＥ−Ｅ線断面図である。
図１０２および図１０３に示すように、消音器２２の開口部３２の鉛直方向の下側の領域を蓋部３６で塞ぐ構成とすることによって、外部から管状部材１２内に浸入した雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止できる。
消音器２２および消音装置１４の形成材料としては、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、および、カーボンファイバ等を挙げることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、および、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、および、トリアセチルセルロース等の樹脂材料を挙げることができる。また、強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、および、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。
ここで、消音器２２および消音装置１４は、排気口等に利用可能な点から、難燃材料より耐熱性の高い材料からなることが好ましい。耐熱性は、例えば、建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間で定義することができる。建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間が５分間以上１０分間未満の場合が難燃材料であり、１０分間以上２０分間未満の場合が準不燃材料であり、２０分間以上の場合が不燃材料である。ただし耐熱性は各分野ごとで定義されることが多い。そのため、消音システムを利用する分野に合わせて、消音器２２および消音装置１４を、その分野で定義される難燃性相当以上の耐熱性を有する材料からなるものとすればよい。
ここで、消音器２２および消音装置１４は、排気口等に利用可能な点から、難燃材料より耐熱性の高い材料からなることが好ましい。耐熱性は、例えば、建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間で定義することができる。建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間が５分間以上１０分間未満の場合が難燃材料であり、１０分間以上２０分間未満の場合が準不燃材料であり、２０分間以上の場合が不燃材料である。ただし耐熱性は各分野ごとで定義されることが多い。そのため、消音システムを利用する分野に合わせて、消音器２２および消音装置１４を、その分野で定義される難燃性相当以上の耐熱性を有する材料からなるものとすればよい。
また、図７６に示す消音システム１０ｔのように、各消音器２２の開口部３２が、音波は透過し、空気（風）は遮蔽する防風用フィルム４４によって覆われているのが好ましい。
消音器２２の空洞部３０内に空気が流入可能な構成の場合には、直管の場合に比べて、消音システム全体としての圧力損失が大きくなる。そのため、通気量が少なくなってしまうおそれがある。これに対して、各消音器２２の開口部３２を防風用フィルム４４で覆う構成とすることで、防風用フィルム４４が音波を透過するため、消音器２２による消音の効果は得られ、かつ、防風用フィルム４４が空気を遮蔽するため、空洞部３０内に空気が流入するのを抑制して圧力損失を低減することができる。
消音器２２の空洞部３０内に空気が流入可能な構成の場合には、直管の場合に比べて、消音システム全体としての圧力損失が大きくなる。そのため、通気量が少なくなってしまうおそれがある。これに対して、各消音器２２の開口部３２を防風用フィルム４４で覆う構成とすることで、防風用フィルム４４が音波を透過するため、消音器２２による消音の効果は得られ、かつ、防風用フィルム４４が空気を遮蔽するため、空洞部３０内に空気が流入するのを抑制して圧力損失を低減することができる。
防風用フィルム４４は、非通気のフィルムであってもよく、通気性の低いフィルムであってもよい。
非通気の防風用フィルム４４の材料としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース等の樹脂材料、が利用可能である。
低通気性の防風用フィルム４４の材料としては、上記樹脂からなる多孔質フィルム、不織布（レジンボンド不織布、サーマルボンド不織布、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、ナノファイバー不織布）、織布、紙等が利用可能である。
防風用フィルム４４の厚みは、材質にもよるが、１μｍ〜５００μｍが好ましく、３μｍ〜３００μｍがより好ましく、５μｍ〜１００μｍがより好ましい。
非通気の防風用フィルム４４の材料としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース等の樹脂材料、が利用可能である。
低通気性の防風用フィルム４４の材料としては、上記樹脂からなる多孔質フィルム、不織布（レジンボンド不織布、サーマルボンド不織布、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、ナノファイバー不織布）、織布、紙等が利用可能である。
防風用フィルム４４の厚みは、材質にもよるが、１μｍ〜５００μｍが好ましく、３μｍ〜３００μｍがより好ましく、５μｍ〜１００μｍがより好ましい。
また、本発明の消音システムにおいて、他の市販の防音部材を有していてもよい。
例えば、図７７に示すように、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の内部には、内挿型消音器５０が配置される構成としてもよい。
また、図７８に示すように、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の他方の端部には、野外設置型の防音フード５２が配置される構成としてもよい。
あるいは、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の内部には、内挿型消音器５０が配置され、管状部材１２の他方の端部には、野外設置型の防音フード５２が配置される構成としてもよい。
このように、他の防音部材と組み合わせることで、より広い帯域で高い防音性能を得られる。
例えば、図７７に示すように、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の内部には、内挿型消音器５０が配置される構成としてもよい。
また、図７８に示すように、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の他方の端部には、野外設置型の防音フード５２が配置される構成としてもよい。
あるいは、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の内部には、内挿型消音器５０が配置され、管状部材１２の他方の端部には、野外設置型の防音フード５２が配置される構成としてもよい。
このように、他の防音部材と組み合わせることで、より広い帯域で高い防音性能を得られる。
内挿型消音器５０としては、種々の公知の内挿型消音器が利用可能である。例えば、株式会社新協和製：防音スリーブ（SK-BO100等）、大建プラスチックス株式会社製：防音スリーブ（100NS2等）、西邦工業株式会社製 自然換気用サイレンサー（SEIHO NPJ100等）、株式会社ユニックス製：サイレンサー（UPS100SA等）、株式会社建友製：サイレントスリーブＰ（HMS-K等）等を用いることができる。
野外設置型の防音フード５２としては、種々の公知の防音スリーブが利用可能である。例えば、株式会社ユニックス製：防音フード（SSFW-A10M等）、株式会社シルファー製：防音型フード（BON-TS等）等を用いることができる。
野外設置型の防音フード５２としては、種々の公知の防音スリーブが利用可能である。例えば、株式会社ユニックス製：防音フード（SSFW-A10M等）、株式会社シルファー製：防音型フード（BON-TS等）等を用いることができる。
ここで、管状部材１２は、直管状のものに限定はされず、折れ曲がり構造を有するものであってもよい。管状部材１２が折れ曲がり構造を有する場合には、折れ曲がり部において、風（空気の流れ）も音波も上流側に反射されるため、風も音波も通過しにくくなる。通気性を確保するために、折れ曲がり部を曲面にするなどして壁の角度変化を緩やかにしたり、折れ曲がり部に整流板を設けるなどして風の進行方向を変えて通気性を確保することが考えられる。
しかしながら、折れ曲がり部を曲面にしたり、折れ曲がり部に整流板を設けた場合には、通気性が向上するものの、音波の透過率も高くなってしまう。
しかしながら、折れ曲がり部を曲面にしたり、折れ曲がり部に整流板を設けた場合には、通気性が向上するものの、音波の透過率も高くなってしまう。
そこで、図８９に示すように、風は通さず（通しにくく）、音波を透過する音響透過壁６０を、管状部材１２の折れ曲がり部に配置する。図８９において、管状部材１２は、略９０°に曲がる折れ曲がり部を有している。音響透過壁６０は、管状部材１２の折れ曲がり部に、入射側の管状部材１２の長手方向および出射側の管状部材１２の長手方向それぞれに対して表面を約４５°傾けて配置されている。なお、図８９および図９０において、図中上端部側が入射側で右側端部側が出射側である。
図８９に示すように、音響透過壁６０は音波を透過するので、上流側から入射した音波は、折れ曲がり部で音響透過壁６０を透過し、管状部材１２の壁で上流側に反射される。すなわち、元の管状部材１２の特性が維持される。一方、図９０に示すように、音響透過壁６０は風は通さないので、上流側から入射した風は、折れ曲がり部で音響透過壁６０によって、進行方向が曲げられて下流側に流れる。このように、折れ曲がり部に音響透過壁６０を配置することで、音の透過率は低く維持しつつ、通気性を向上することができる。
音響透過壁６０としては、密度の小さい不織布、および、厚みと密度の小さい膜を用いることができる。
密度の小さい不織布としては、株式会社巴川製紙所：ステンレス繊維シート（トミーファイレックＳＳ）、通常のティッシュペーパーなどが挙げられる。厚みと密度の小さい膜としては、市販の各種ラップフィルム、シリコーンゴムフィルム、金属箔などが挙げられる。
密度の小さい不織布としては、株式会社巴川製紙所：ステンレス繊維シート（トミーファイレックＳＳ）、通常のティッシュペーパーなどが挙げられる。厚みと密度の小さい膜としては、市販の各種ラップフィルム、シリコーンゴムフィルム、金属箔などが挙げられる。
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
［シミュレーション］
まず、本発明の消音システムについてシミュレーションを行なった結果を説明する。
シミュレーションは、有限要素法計算ソフトCOMSOL ver5.3（ＣＯＭＳＯＬ社）の音響モジュールを用いて行なった。
まず、本発明の消音システムについてシミュレーションを行なった結果を説明する。
シミュレーションは、有限要素法計算ソフトCOMSOL ver5.3（ＣＯＭＳＯＬ社）の音響モジュールを用いて行なった。
［参考例］
まず、消音器を設置しない場合の管状部材を透過する音波についてシミュレーションを行なった。壁の厚みは３００ｍｍとし、管状部材の直径は１００ｍｍとした。シミュレーションによって、管状部材を透過して一方の空間から他方の空間に伝搬する音波の音圧（透過音圧）と周波数との関係を算出した。結果を図４１に示す。
図４１に示すように、消音器を設置しない場合には、管状部材に生じる共鳴の共鳴周波数で透過音圧が高くなっている。第一共鳴周波数は４６０Ｈｚ、第二共鳴周波数は９５０Ｈｚ、第三共鳴周波数は１４７０Ｈｚ、第四共鳴周波数は２０００Ｈｚである。
まず、消音器を設置しない場合の管状部材を透過する音波についてシミュレーションを行なった。壁の厚みは３００ｍｍとし、管状部材の直径は１００ｍｍとした。シミュレーションによって、管状部材を透過して一方の空間から他方の空間に伝搬する音波の音圧（透過音圧）と周波数との関係を算出した。結果を図４１に示す。
図４１に示すように、消音器を設置しない場合には、管状部材に生じる共鳴の共鳴周波数で透過音圧が高くなっている。第一共鳴周波数は４６０Ｈｚ、第二共鳴周波数は９５０Ｈｚ、第三共鳴周波数は１４７０Ｈｚ、第四共鳴周波数は２０００Ｈｚである。
［実施例１］
次に、実施例１として、図４２に示すように、管状部材１２の外周面に消音器２２を配置した構成についてシミュレーションを行なった。
消音器２２は、Ｌ字型の消音器であり、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である（図２４参照）。また、消音器２２の空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。
空洞部３０の深さＬdは６０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍとし、軸方向の開口部３２の幅は１０ｍｍとし、管状部材１２の肉厚は３ｍｍとし、開口部３２の面積Ｓ1と空洞部３０の内壁の表面積Ｓdとの割合Ｓ1／Ｓdは７．４％とし、軸方向における開口部３２の中心位置は、音源側の端面から１５０ｍｍの位置とした。
また、吸音材２４は、空洞部３０の全域に充填されるものとした。吸音材２４の流れ抵抗は１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］とした。以下の実施例においても特に記載がない場合は、吸音材２４は空洞部３０の全域に充填されるものとし、吸音材２４の流れ抵抗は１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］としてシミュレーションを行った。
結果を図４３に示す。なお、図４３には参考例として深さＬdが０ｍｍの場合、すなわち、消音器２２を配置しない場合の結果も示した。なお、透過音圧は、第一次共鳴周波数の透過音圧）を１として規格化した値である。
図４３に示すように、実施例１は、参考例と比較して、特に、第一共鳴周波数および第三共鳴周波数近傍において透過音圧が選択的に低くなっており、これらの周波数帯での防音性能が高いことがわかる。これは本発明の消音システムにおける吸音の効果が、管状部材の共鳴現象によって管状部材内部の音圧が高くなればなるほど高くなるためである。
次に、実施例１として、図４２に示すように、管状部材１２の外周面に消音器２２を配置した構成についてシミュレーションを行なった。
消音器２２は、Ｌ字型の消音器であり、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である（図２４参照）。また、消音器２２の空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。
空洞部３０の深さＬdは６０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍとし、軸方向の開口部３２の幅は１０ｍｍとし、管状部材１２の肉厚は３ｍｍとし、開口部３２の面積Ｓ1と空洞部３０の内壁の表面積Ｓdとの割合Ｓ1／Ｓdは７．４％とし、軸方向における開口部３２の中心位置は、音源側の端面から１５０ｍｍの位置とした。
また、吸音材２４は、空洞部３０の全域に充填されるものとした。吸音材２４の流れ抵抗は１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］とした。以下の実施例においても特に記載がない場合は、吸音材２４は空洞部３０の全域に充填されるものとし、吸音材２４の流れ抵抗は１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］としてシミュレーションを行った。
結果を図４３に示す。なお、図４３には参考例として深さＬdが０ｍｍの場合、すなわち、消音器２２を配置しない場合の結果も示した。なお、透過音圧は、第一次共鳴周波数の透過音圧）を１として規格化した値である。
図４３に示すように、実施例１は、参考例と比較して、特に、第一共鳴周波数および第三共鳴周波数近傍において透過音圧が選択的に低くなっており、これらの周波数帯での防音性能が高いことがわかる。これは本発明の消音システムにおける吸音の効果が、管状部材の共鳴現象によって管状部材内部の音圧が高くなればなるほど高くなるためである。
［比較例１］
次に、比較例１として、図４４に示すように、管状部材１２の外周面に消音器１２２を配置した構成についてシミュレーションを行なった。消音器１２２は空洞部１３０の深さＬdは１０ｍｍ、幅Ｌwは６０ｍｍ、開口部の幅は６０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは７６．３％とし、それ以外は、実施例１の構成と同様の構成である。この構成は、空洞の体積は実施例１と同じであるにもかかわらず、開口部の面積が異なるため、吸音効果が異なる例である。
結果を図４５に示す。なお、図４５には参考例として開口部の幅が０ｍｍの場合、すなわち、消音器１２２を配置しない場合の結果も示した。
図４５に示すように、比較例１は、参考例と比較すると、広い周波数帯域で、特に８００Ｈｚ以上の高周波帯域で透過音圧が低くなっている。しかしながら、実施例１と比較すると、共鳴音の透過音圧を選択的に低くすることはなく、第一共振周波数近傍の低周波側での防音性能が十分でないことがわかる。
次に、比較例１として、図４４に示すように、管状部材１２の外周面に消音器１２２を配置した構成についてシミュレーションを行なった。消音器１２２は空洞部１３０の深さＬdは１０ｍｍ、幅Ｌwは６０ｍｍ、開口部の幅は６０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは７６．３％とし、それ以外は、実施例１の構成と同様の構成である。この構成は、空洞の体積は実施例１と同じであるにもかかわらず、開口部の面積が異なるため、吸音効果が異なる例である。
結果を図４５に示す。なお、図４５には参考例として開口部の幅が０ｍｍの場合、すなわち、消音器１２２を配置しない場合の結果も示した。
図４５に示すように、比較例１は、参考例と比較すると、広い周波数帯域で、特に８００Ｈｚ以上の高周波帯域で透過音圧が低くなっている。しかしながら、実施例１と比較すると、共鳴音の透過音圧を選択的に低くすることはなく、第一共振周波数近傍の低周波側での防音性能が十分でないことがわかる。
次に、上記実施例１において、空洞部３０の深さＬdを種々変更してシミュレーションを行なった結果を図４６に示す。なお、開口部３２の幅は１０ｍｍとした。
同様に、上記比較例１において、開口部の幅を種々変更してシミュレーションを行なった結果を図４７に示す。
さらに、図４８には、垂直筒型の消音器を用いた以外は実施例１と同様にして、空洞部３０の深さＬdを種々変更してシミュレーションを行なった結果を示す。空洞部３０の幅Ｌw（開口部３２の幅）は１０ｍｍとした。
なお、吸音材は、空洞部の大きさに合わせて変更した。また、開口部の中心位置は、管状部材の中央で固定した。また、図４６〜図４８では、比較のため各周波数に対するλ／４の値も太線で記した。
図４６から空洞部の深さＬdによって消音の効果が異なっており、低周波側でも高い消音効果を得られることがわかる。開口部が中央に配置されているため、中央部に音圧が高い第一共鳴音と第三共鳴音が急激に吸音されている。また、必要とする長さはλ／４よりも短く、その特異性が明確である。また、図４８から垂直筒型の場合も同様に、空洞部の深さＬdによって消音の効果が異なっており、低周波側でも高い消音効果を得られることがわかる。開口部が中央に配置されているため、中央部に音圧が高い第一共鳴音と第三共鳴音が急激に吸音されている。また、必要とする長さはλ／４よりも短く、その特異性が明確である。
一方、図４７から、単に吸音材を配置する構成では、共鳴音の吸音にはλ／４程度の長さが必要であることがわかり、この場合、低周波側での防音性能を高めることが難しいことがわかる。
同様に、上記比較例１において、開口部の幅を種々変更してシミュレーションを行なった結果を図４７に示す。
さらに、図４８には、垂直筒型の消音器を用いた以外は実施例１と同様にして、空洞部３０の深さＬdを種々変更してシミュレーションを行なった結果を示す。空洞部３０の幅Ｌw（開口部３２の幅）は１０ｍｍとした。
なお、吸音材は、空洞部の大きさに合わせて変更した。また、開口部の中心位置は、管状部材の中央で固定した。また、図４６〜図４８では、比較のため各周波数に対するλ／４の値も太線で記した。
図４６から空洞部の深さＬdによって消音の効果が異なっており、低周波側でも高い消音効果を得られることがわかる。開口部が中央に配置されているため、中央部に音圧が高い第一共鳴音と第三共鳴音が急激に吸音されている。また、必要とする長さはλ／４よりも短く、その特異性が明確である。また、図４８から垂直筒型の場合も同様に、空洞部の深さＬdによって消音の効果が異なっており、低周波側でも高い消音効果を得られることがわかる。開口部が中央に配置されているため、中央部に音圧が高い第一共鳴音と第三共鳴音が急激に吸音されている。また、必要とする長さはλ／４よりも短く、その特異性が明確である。
一方、図４７から、単に吸音材を配置する構成では、共鳴音の吸音にはλ／４程度の長さが必要であることがわかり、この場合、低周波側での防音性能を高めることが難しいことがわかる。
また、上記実施例１について、空洞部の深さを種々変更した場合の第一共鳴周波数における透過損失、および、上記比較例１について、開口部の幅を種々変更した場合の第一共鳴周波数における透過損失を算出した。透過損失が高いほど性能が高いことを表す。
結果を図４９に示す。なお、第一共鳴周波数の波長λの１／４は約１７０ｍｍである。
図４９からわかるように、本発明の実施例１では、λ／４よりも短い深さにおいて、透過損失がピークとなる。一方、比較例１では開口部の幅が長くなるほど透過損失が高くなる。これは、吸音材の音波に接する表面積、および体積に依存した特性である。音波に接する表面積を大きくするという一般的な使用方法で吸音材を使用した場合、このような特性になる。
結果を図４９に示す。なお、第一共鳴周波数の波長λの１／４は約１７０ｍｍである。
図４９からわかるように、本発明の実施例１では、λ／４よりも短い深さにおいて、透過損失がピークとなる。一方、比較例１では開口部の幅が長くなるほど透過損失が高くなる。これは、吸音材の音波に接する表面積、および体積に依存した特性である。音波に接する表面積を大きくするという一般的な使用方法で吸音材を使用した場合、このような特性になる。
［実施例２および３］
次に、消音器２２の開口部３２の位置についてシミュレーションを行なった結果について説明する。
図５０及び図５１に示すように、消音器２２の開口部３２の位置を管状部材の軸方向に種々変更して、透過音圧を算出した。図５０のように、開口部３２の中心が管状部材の軸方向中心位置にある場合を基準（位置０ｍｍ）とした。開口部３２の位置以外は実施例１と同様である。図５０に示すように、開口部３２を中央に配置した構成を実施例２とし、図５１に示すように、開口部３２を一方の端面近傍に配置した構成（位置１４０ｍｍ）を実施例３とする。
開口部の位置と周波数と透過音圧との関係を表すグラフを図５２に示し、実施例２および３の周波数と透過音圧との関係を表すグラフを図５３に示す。また、図５３には、消音器を配置しない場合を参考例として示す。
次に、消音器２２の開口部３２の位置についてシミュレーションを行なった結果について説明する。
図５０及び図５１に示すように、消音器２２の開口部３２の位置を管状部材の軸方向に種々変更して、透過音圧を算出した。図５０のように、開口部３２の中心が管状部材の軸方向中心位置にある場合を基準（位置０ｍｍ）とした。開口部３２の位置以外は実施例１と同様である。図５０に示すように、開口部３２を中央に配置した構成を実施例２とし、図５１に示すように、開口部３２を一方の端面近傍に配置した構成（位置１４０ｍｍ）を実施例３とする。
開口部の位置と周波数と透過音圧との関係を表すグラフを図５２に示し、実施例２および３の周波数と透過音圧との関係を表すグラフを図５３に示す。また、図５３には、消音器を配置しない場合を参考例として示す。
図５２および図５３に示すように、消音器２２の開口部３２を軸方向の中央に近い位置に配置することで、第一共振周波数および第三共振周波数等の、軸方向の中央で音圧が高くなる周波数の音波をより好適に消音することができることがわかる。また、開口部３２の配置位置を変えることで、各共振周波数に対する消音の効果が変わることがわかる。例えば、開口部３２を中央から９０ｍｍの位置に配置することで、この位置で音圧が高くなる第二共振周波数に対しての消音効果をより高くすることができることがわかる。
このように、消音器２２の開口部３２の位置によって消音するモードを制御することができる。
このように、消音器２２の開口部３２の位置によって消音するモードを制御することができる。
次に、消音器２２の空洞部３０内に配置される吸音材２４の流れ抵抗についてシミュレーションを行なった結果について説明する。
実施例１のモデルにおいて、吸音材２４の流れ抵抗を種々変更してシミュレーションを行なった結果を図５４に示す。空洞部の深さＬdは８０ｍｍ、空洞部の幅Ｌwは１０ｍｍ、開口部の幅Ｌoは１０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは５．５％、軸方向における開口部の位置は中央である。
図５４から流れ抵抗には最適な範囲があることがわかる。これは、流れ抵抗が大きくなりすぎると吸音材２４内を通過しにくくなり、吸音材２４による音エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が低くなってしまうためである。
実施例１のモデルにおいて、吸音材２４の流れ抵抗を種々変更してシミュレーションを行なった結果を図５４に示す。空洞部の深さＬdは８０ｍｍ、空洞部の幅Ｌwは１０ｍｍ、開口部の幅Ｌoは１０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは５．５％、軸方向における開口部の位置は中央である。
図５４から流れ抵抗には最適な範囲があることがわかる。これは、流れ抵抗が大きくなりすぎると吸音材２４内を通過しにくくなり、吸音材２４による音エネルギーから熱エネルギーへの変換効率が低くなってしまうためである。
また、以上のシミュレーション結果に基づいて、空洞部３０の深さＬdと吸音材の流れ抵抗との組み合わせに対して、透過音圧を測定した結果を図５５および図５６に示す。図５５は、空洞部３０の深さＬdが１０ｍｍ（１ｃｍ）〜１４０ｍｍ（１４ｃｍ）それぞれの場合の、吸音材２４の流れ抵抗と透過音圧のピーク値との関係を表すグラフである。図５６は、空洞部３０の深さＬdと吸音材２４の流れ抵抗に対する透過音圧のピーク値を表すグラフである。
図５５および図５６に示すように、吸音材２４の流れ抵抗は、空洞部３０の深さＬdに応じて好適な範囲があることがわかる。この結果から、本発明の共鳴音を選択的に吸音する効果が表れる流れ抵抗の範囲は、（１．２５−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．６が好ましく、（１．３２−ｌｏｇ（（０．１×Ｌd）））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．２がより好ましく、（１．３９−ｌｏｇ（（０．１×Ｌd）））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７がさらに好ましい。なお、上記式において、Ｌdの単位は［ｍｍ］であり、ｌｏｇは常用対数である。
図５５および図５６に示すように、吸音材２４の流れ抵抗は、空洞部３０の深さＬdに応じて好適な範囲があることがわかる。この結果から、本発明の共鳴音を選択的に吸音する効果が表れる流れ抵抗の範囲は、（１．２５−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．６が好ましく、（１．３２−ｌｏｇ（（０．１×Ｌd）））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．２がより好ましく、（１．３９−ｌｏｇ（（０．１×Ｌd）））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７がさらに好ましい。なお、上記式において、Ｌdの単位は［ｍｍ］であり、ｌｏｇは常用対数である。
［実施例４］
次に、軸方向に消音器２２を複数配置した場合について、シミュレーションを行なった結果について説明する。
消音システムの構成は、図２７に示すような、軸方向に管状部材１２の中央位置（端面から１５０ｍｍの位置）に開口部３２ａを有する消音器２２ａと、端部近傍（端面から２５ｍｍの位置）に開口部３２ｂを有する消音器２２ｂとを有する構成とした。
壁の厚みは３００ｍｍとし、管状部材の直径は１００ｍｍとした。
消音器２２ａおよび消音器２２ｂは、Ｌ字型の消音器であり、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状とした。消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは８０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍ、開口部３２ａの幅Ｌoは１０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは５．５％とした。消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdは５０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍ、開口部３２ｂの幅Ｌoは１０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは８．９％とした。
また、消音器２２ａおよび消音器２２ｂの空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。吸音材２４の流れ抵抗は１３０００［Pa・s/m2］とした。
このような消音システムのモデルを用いて周波数と透過音圧との関係を算出した。結果を図５７に示す。なお、図５７には、参考例として消音器が無い場合と、軸方向に消音器を１つ有する構成として実施例１の結果も示した。
次に、軸方向に消音器２２を複数配置した場合について、シミュレーションを行なった結果について説明する。
消音システムの構成は、図２７に示すような、軸方向に管状部材１２の中央位置（端面から１５０ｍｍの位置）に開口部３２ａを有する消音器２２ａと、端部近傍（端面から２５ｍｍの位置）に開口部３２ｂを有する消音器２２ｂとを有する構成とした。
壁の厚みは３００ｍｍとし、管状部材の直径は１００ｍｍとした。
消音器２２ａおよび消音器２２ｂは、Ｌ字型の消音器であり、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状とした。消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは８０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍ、開口部３２ａの幅Ｌoは１０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは５．５％とした。消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdは５０ｍｍ、幅Ｌwは１０ｍｍ、開口部３２ｂの幅Ｌoは１０ｍｍ、面積割合Ｓ1／Ｓdは８．９％とした。
また、消音器２２ａおよび消音器２２ｂの空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。吸音材２４の流れ抵抗は１３０００［Pa・s/m2］とした。
このような消音システムのモデルを用いて周波数と透過音圧との関係を算出した。結果を図５７に示す。なお、図５７には、参考例として消音器が無い場合と、軸方向に消音器を１つ有する構成として実施例１の結果も示した。
図５７に示すように、１つの消音器を有する構成の実施例１では第一共鳴周波数および第三共鳴周波数の透過音圧は低減できるが、第二共鳴周波数および第四共鳴周波数での透過音圧は比較的高い。これに対して、実施例４では、第一共鳴の音圧が高い位置（中央）に配置した消音器２２ａに加えて、第二共鳴の音圧が高い位置（端面から２５ｍｍの位置）に配置した消音器２２ｂを有するので、第二共鳴の透過音圧も低くすることができる。従って、より広帯域に防音効果が得られる。また、消音器２２ｂを配置した位置では、第三共鳴および第四共鳴の音圧も０ではないためこれらの共鳴周波数に対しても防音効果が得られる。
［実測結果］
次に、消音システムを作製して防音性能を評価した結果について説明する。
まず、リファレンスとして、図５８に示すような簡易小型防音室を用いて、消音器を配置しない場合の透過音圧の測定を行なった。
図５８に示す簡易小型防音室は、５面を吸音ウレタンフォームＷ3（厚み１００ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ２）で囲まれ、残りの１面を、吸音ウレタンフォームＷ2（吸音ウレタンフォームＷ3（富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ２）を２枚、合計厚み２０５ｍｍ）の両面に厚み５ｍｍのアクリル板Ｗ1を配置した壁部材で囲まれている。また、５面の吸音ウレタンフォームＷ3のうち、左右面に配置される３面の内側の面には、波型の吸音ウレタンフォームＷ4（最大厚み３５ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ６）を配置した。防音室内の大きさは、４００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍとした。
吸音ウレタンフォームＷ2と２枚のアクリル板Ｗ1とを有する壁部材には、壁部材を貫通して、内径１０ｃｍの塩化ビニル製の通気スリーブ（管状部材）１２を設置した。
通気スリーブ１２の防音室内の端面にはカバー部材１８として横ガラリ（株式会社ユニックス製 ＳＧ−ＣＢ）を取り付け、通気スリーブ１２の外側の端面には風量調整部材２０としてレジスター（株式会社ユニックス製 ＫＲＰ−ＢＷＦ）を取り付けた。
次に、消音システムを作製して防音性能を評価した結果について説明する。
まず、リファレンスとして、図５８に示すような簡易小型防音室を用いて、消音器を配置しない場合の透過音圧の測定を行なった。
図５８に示す簡易小型防音室は、５面を吸音ウレタンフォームＷ3（厚み１００ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ２）で囲まれ、残りの１面を、吸音ウレタンフォームＷ2（吸音ウレタンフォームＷ3（富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ２）を２枚、合計厚み２０５ｍｍ）の両面に厚み５ｍｍのアクリル板Ｗ1を配置した壁部材で囲まれている。また、５面の吸音ウレタンフォームＷ3のうち、左右面に配置される３面の内側の面には、波型の吸音ウレタンフォームＷ4（最大厚み３５ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ６）を配置した。防音室内の大きさは、４００ｍｍ×５００ｍｍ×５００ｍｍとした。
吸音ウレタンフォームＷ2と２枚のアクリル板Ｗ1とを有する壁部材には、壁部材を貫通して、内径１０ｃｍの塩化ビニル製の通気スリーブ（管状部材）１２を設置した。
通気スリーブ１２の防音室内の端面にはカバー部材１８として横ガラリ（株式会社ユニックス製 ＳＧ−ＣＢ）を取り付け、通気スリーブ１２の外側の端面には風量調整部材２０としてレジスター（株式会社ユニックス製 ＫＲＰ−ＢＷＦ）を取り付けた。
防音室内には、ホワイトノイズを発生させるスピーカーＳＰ（ＦＯＳＴＥＸ社製 かんすぴセットＫＡＮＳＰＩ−８）を２つ配置した。また、防音室外のレジスター２０から５０ｃｍ離間した位置には、音波検出用の測定用マイクロフォンＭＰ（株式会社アコー製 ＴＹＰＥ４１５２Ｎ）を配置した。
まず、レジスター２０を閉じて、２つのスピーカーＳＰからホワイトノイズを発生させて、測定用マイクロフォンＭＰで、サンプリングレート２５０００Ｈｚで１０秒間、音圧を測定した。測定した音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出した。フーリエ変換後のデータは１０Ｈｚ間隔で平均化した。このデータをバックグラウンドデータとする。
次に、レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めてリファレンスデータとした。
［実施例５］
実施例５として、図５９に示すように、通気スリーブ１２内に、消音器２２を設置して、レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めて透過音圧のデータとした。
結果を図６０に示す。
なお、実施例５の消音器２２は、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である（図２４参照）。また、消音器２２の空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。
空洞部３０の深さＬdは８０ｍｍ、幅Ｌwは１４ｍｍとし、軸方向の開口部３２の幅は１５ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは８．３％とし、軸方向における開口部３２の中心位置は、音源側の端面から１１３ｍｍの位置とした。また、吸音材２４は、豆炭あんか交換用ロックウール（ミツウロコ社製）を用いた。この吸音材２４の流れ抵抗は４００００［Pa・s/m2］で、空洞部３０の全域に充填されるものとした。
実施例５として、図５９に示すように、通気スリーブ１２内に、消音器２２を設置して、レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めて透過音圧のデータとした。
結果を図６０に示す。
なお、実施例５の消音器２２は、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である（図２４参照）。また、消音器２２の空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。
空洞部３０の深さＬdは８０ｍｍ、幅Ｌwは１４ｍｍとし、軸方向の開口部３２の幅は１５ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは８．３％とし、軸方向における開口部３２の中心位置は、音源側の端面から１１３ｍｍの位置とした。また、吸音材２４は、豆炭あんか交換用ロックウール（ミツウロコ社製）を用いた。この吸音材２４の流れ抵抗は４００００［Pa・s/m2］で、空洞部３０の全域に充填されるものとした。
［比較例２］
比較例２として、消音器２２に代えて、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ７５）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例４と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６１に示す。
比較例２として、消音器２２に代えて、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ７５）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例４と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６１に示す。
［比較例３］
比較例３として、消音器２２に代えて、共鳴型の消音器であるサイレントスリーブＰ（株式会社建友製 ＨＭＳ１００Ｋ）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例４と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６２に示す。
比較例３として、消音器２２に代えて、共鳴型の消音器であるサイレントスリーブＰ（株式会社建友製 ＨＭＳ１００Ｋ）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例４と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６２に示す。
実施例５と比較例２および３との対比から、本発明の実施例は、比較例に比べて、低周波側の第一共振周波数の透過音圧を大幅に低減することができることがわかる。
［実施例６］
実施例６として、通気スリーブ１２が設置される吸音ウレタンフォームＷ2の厚みを２６５ｍｍとし、通気スリーブ１２の長さを変更した以外は、実施例５と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６３に示す。
実施例６として、通気スリーブ１２が設置される吸音ウレタンフォームＷ2の厚みを２６５ｍｍとし、通気スリーブ１２の長さを変更した以外は、実施例５と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６３に示す。
［比較例４］
消音器２２に代えて、共鳴型の消音器であるサイレントスリーブＰ（株式会社建友製 ＨＭＳ１００Ｋ）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例６と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６４に示す。
消音器２２に代えて、共鳴型の消音器であるサイレントスリーブＰ（株式会社建友製 ＨＭＳ１００Ｋ）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例６と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図６４に示す。
図６０と図６３との対比から、本発明の実施例では、通気スリーブの長さが変わっても、すなわち、第一共鳴周波数の異なる通気スリーブに対しても、実施例５と同じ消音器２２を用いて高い防音性能を得られ、汎用性が高いことがわかる。
一方、図６２と図６４との対比から、共鳴型の消音器では、通気スリーブの第一共鳴周波数が異なると、防音性能が低下してしまい、汎用性が低いことがわかる。
一方、図６２と図６４との対比から、共鳴型の消音器では、通気スリーブの第一共鳴周波数が異なると、防音性能が低下してしまい、汎用性が低いことがわかる。
［実施例７］
実施例７として、通気スリーブ１２に、消音器２２ａおよび消音器２２ｂを軸方向に並べて設置して、レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めて透過音圧のデータとした。
結果を図６５および図６６に示す。図６６は、周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めたものである。オクターブバンド周波数が５００Ｈｚのものは３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ未満未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものであり、１０００Ｈｚのものは７０７Ｈｚ以上１４１４Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものであり、２０００Ｈｚのものは１４１４Ｈｚ以上２８２９Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。また、図６５および図６６には実施例５の結果も示している。
実施例７として、通気スリーブ１２に、消音器２２ａおよび消音器２２ｂを軸方向に並べて設置して、レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めて透過音圧のデータとした。
結果を図６５および図６６に示す。図６６は、周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めたものである。オクターブバンド周波数が５００Ｈｚのものは３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ未満未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものであり、１０００Ｈｚのものは７０７Ｈｚ以上１４１４Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものであり、２０００Ｈｚのものは１４１４Ｈｚ以上２８２９Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。また、図６５および図６６には実施例５の結果も示している。
なお、実施例７の消音器２２ａおよび消音器２２ｂは、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である（図２４参照）。また、消音器２２の空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。
消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは４０ｍｍ、幅Ｌwは１４ｍｍとし、軸方向の開口部３２ａの幅Ｌoは１４ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは１５．７％とし、軸方向における開口部３２ａの中心位置は、音源側の端面から１１３ｍｍの位置とした。消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdは６０ｍｍ、幅Ｌwは１４ｍｍとし、軸方向の開口部３２ｂの幅Ｌoは１５ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは１１．４％とし、軸方向における開口部３２ｂの中心位置は、音源側の端面から１５６ｍｍの位置とした。
また、吸音材２４は、豆炭あんか 交換用ロックウール（ミツウロコ社製）を用いた。この吸音材２４の流れ抵抗は４００００［Pa・s/m2］で、空洞部３０の全域に充填されるものとした。
消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは４０ｍｍ、幅Ｌwは１４ｍｍとし、軸方向の開口部３２ａの幅Ｌoは１４ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは１５．７％とし、軸方向における開口部３２ａの中心位置は、音源側の端面から１１３ｍｍの位置とした。消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdは６０ｍｍ、幅Ｌwは１４ｍｍとし、軸方向の開口部３２ｂの幅Ｌoは１５ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは１１．４％とし、軸方向における開口部３２ｂの中心位置は、音源側の端面から１５６ｍｍの位置とした。
また、吸音材２４は、豆炭あんか 交換用ロックウール（ミツウロコ社製）を用いた。この吸音材２４の流れ抵抗は４００００［Pa・s/m2］で、空洞部３０の全域に充填されるものとした。
図６５および図６６から、軸方向に２つの消音器を配置することで、より広帯域で高い防音効果が得られることがわかる。
［実施例８］
次に、市販の防音部材と組み合わせた消音システムを作製して防音性能を評価した結果について説明する。
性能評価には、図７９に示すような簡易小型防音室を用いた。
次に、市販の防音部材と組み合わせた消音システムを作製して防音性能を評価した結果について説明する。
性能評価には、図７９に示すような簡易小型防音室を用いた。
図７９に示す簡易防音室は、５面を吸音ウレタンフォームＷ3（厚み１００ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ２）およびその外側に配置される厚み５ｍｍのアクリル板Ｗ1で囲まれ、残りの１面を、防音室内側からアルミニウム板Ｗ5（厚み３ｍｍ）、グラスウールＷ6（正城通商株式会社製 ３２５０１２１１ 密度３２ｋｇ／ｍ3 ノンホルムアルデヒド）およびアクリル板Ｗ1からなる壁部材（本発明の壁１６に相当）で閉塞されている。壁部材の合計厚みは１００ｍｍとした。さらに、壁部材から１１０ｍｍ離間して、壁部材に平行にアクリル板Ｗ1（本発明の化粧板に相当）が配置されている。
また、５面の吸音ウレタンフォームＷ3のうち、左右面に配置される３面の内側の面には、波型の吸音ウレタンフォームＷ4（最大厚み３５ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ６）が配置されている。防音室内の大きさは、８００ｍｍ×８００ｍｍ×９００ｍｍとした。
アルミニウム板Ｗ5、グラスウールＷ6およびアクリル板Ｗ1からなる壁部材には、壁部材を貫通して、内径１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの塩化ビニル製の通気スリーブ（管状部材）１２を設置した。また、化粧板（アクリル板Ｗ1）には、通気スリーブの軸方向から見た際に、通気スリーブと同じ位置に１００ｍｍの開口を設けた。
なお、アクリル板Ｗ1およびアルミニウム板Ｗ5は端部を３０ｍｍ角のアルミニウム製のフレームＦｒに固定して支持した。
また、５面の吸音ウレタンフォームＷ3のうち、左右面に配置される３面の内側の面には、波型の吸音ウレタンフォームＷ4（最大厚み３５ｍｍ、富士ゴム産業株式会社製 Ｕ００Ｆ６）が配置されている。防音室内の大きさは、８００ｍｍ×８００ｍｍ×９００ｍｍとした。
アルミニウム板Ｗ5、グラスウールＷ6およびアクリル板Ｗ1からなる壁部材には、壁部材を貫通して、内径１００ｍｍ、長さ１００ｍｍの塩化ビニル製の通気スリーブ（管状部材）１２を設置した。また、化粧板（アクリル板Ｗ1）には、通気スリーブの軸方向から見た際に、通気スリーブと同じ位置に１００ｍｍの開口を設けた。
なお、アクリル板Ｗ1およびアルミニウム板Ｗ5は端部を３０ｍｍ角のアルミニウム製のフレームＦｒに固定して支持した。
通気スリーブ１２の防音室内の端面にはカバー部材１８として横ガラリ（株式会社ユニックス製 ＳＧ−ＣＢ）を取り付け、通気スリーブ１２の外側の端面には風量調整部材２０としてレジスター（株式会社ユニックス製 ＫＲＰ−ＢＷＦ）を取り付けた。
防音室内には、ピンクノイズを発生させるスピーカーＳＰ（ＦＯＳＴＥＸ社製 かんすぴセットＫＡＮＳＰＩ−８）を２つ配置した。また、防音室外のレジスター２０から５０ｃｍ離間した位置には、音波検出用の測定用マイクロフォンＭＰ（株式会社アコー製 ＴＹＰＥ４１５２Ｎ）を配置した。
まず、通気スリーブ１２内に、リファレンス用遮音材として、その内径と同サイズ（１００ｍｍ径）の円形のアクリル板（厚み５ｍｍ）を１０枚重ねて配置した。これにより、この通気スリーブ１２を通過する音をほぼ完全に遮蔽した。この状態で２つのスピーカーＳＰからノイズを発生させて、測定用マイクロフォンＭＰで、サンプリングレート２５０００Ｈｚで１０秒間、音圧を測定した。測定した音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出した。フーリエ変換後のデータは１０Ｈｚ間隔で平均化した。このデータをバックグラウンドデータとする。
次に、レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めてリファレンスデータとした。
次に、実施例８として、リファレンス用遮音材およびレジスター２０を取り除き、通気スリーブ１２の外側の端面に（壁部材と化粧板との間に）消音装置１４を設置し、レジスター２０を消音装置１４の化粧板側の端面に取り付けた。
なお、消音装置１４は、外径１００ｍｍ、内径９４ｍｍの挿入部２６と挿入部２６の一方の端面に接続されるＬ字型の消音器２２を有する。消音器２２は軸方向に２つ配列されている。各消音器２２は挿入部２６の周面に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である（図２４参照）。また、消音器２２の空洞部３０内には吸音材２４が配置される構成とした。
消音器２２ａの空洞部３０の深さＬdは４１ｍｍ、幅Ｌwは１６ｍｍとし、軸方向の開口部３２の幅は１２ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは１１．６％とした。消音器２２ｂの空洞部３０bの深さＬdは６０ｍｍ、幅Ｌwは１５ｍｍとし、軸方向の開口部３２ｂの幅は１２.５ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは８．６％とした。また、吸音材２４は、シンサレート（３Ｍ社製）を用いた。この吸音材２４の流れ抵抗は２７０００［Pa・s/m2］で、空洞部３０の全域に充填されるものとした。
消音器２２ａの空洞部３０の深さＬdは４１ｍｍ、幅Ｌwは１６ｍｍとし、軸方向の開口部３２の幅は１２ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは１１．６％とした。消音器２２ｂの空洞部３０bの深さＬdは６０ｍｍ、幅Ｌwは１５ｍｍとし、軸方向の開口部３２ｂの幅は１２.５ｍｍとし、面積割合Ｓ1／Ｓdは８．６％とした。また、吸音材２４は、シンサレート（３Ｍ社製）を用いた。この吸音材２４の流れ抵抗は２７０００［Pa・s/m2］で、空洞部３０の全域に充填されるものとした。
レジスター２０を全開にして上記と同様に音圧を測定して、音圧のデータに対してフーリエ変換を行い周波数スペクトルを算出し、バックグラウンドデータとの差分を求めて透過音圧のデータとした。
結果を図８０に示す。
また、この消音装置１４の開口率は、通気スリーブ１２の内径に対して８８％である。
結果を図８０に示す。
また、この消音装置１４の開口率は、通気スリーブ１２の内径に対して８８％である。
［比較例５］
比較例５として、消音装置１４に代えて、内挿型消音器として、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ１００）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８１に示す。
また、この防音スリーブの開口率は、通気スリーブ１２の内径に対して３５．７％である。
比較例５として、消音装置１４に代えて、内挿型消音器として、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ１００）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８１に示す。
また、この防音スリーブの開口率は、通気スリーブ１２の内径に対して３５．７％である。
［実施例９］
実施例９として、さらに、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ１００）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８２に示す。
また、図８３には、実施例８、９および比較例５の周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めた結果を示す。オクターブバンド周波数が５００Ｈｚのものは３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものであり、１０００Ｈｚのものは７０７Ｈｚ以上１４１４Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。
実施例９として、さらに、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ１００）を通気スリーブ１２内に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８２に示す。
また、図８３には、実施例８、９および比較例５の周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めた結果を示す。オクターブバンド周波数が５００Ｈｚのものは３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものであり、１０００Ｈｚのものは７０７Ｈｚ以上１４１４Ｈｚ未満の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。
図８０〜図８３から、消音装置１４を配置する実施例８は比較例５に比べて、低周波域（５００Ｈｚ前後）で高い防音性能を得られることがわかる。さらに、実施例９から防音スリーブを組み合わせることで、低周波域に加えて、１０００Ｈｚ前後の周波数域での防音性能も高くできることがわかる。
［比較例６］
比較例６として、消音装置１４に代えて、防音フード（株式会社ユニックス製 ＳＳＦＷ−Ａ１０Ｍ）を通気スリーブ１２の防音室内側の端部に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８４に示す。
また、この防音フードの開口率は、通気スリーブ１２の内径に対して５０．２％である。
比較例６として、消音装置１４に代えて、防音フード（株式会社ユニックス製 ＳＳＦＷ−Ａ１０Ｍ）を通気スリーブ１２の防音室内側の端部に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８４に示す。
また、この防音フードの開口率は、通気スリーブ１２の内径に対して５０．２％である。
［実施例１０］
実施例１０として、さらに、防音フード（株式会社ユニックス製 ＳＳＦＷ−Ａ１０Ｍ）を通気スリーブ１２の防音室内側の端部に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８５に示す。
また、図８６には、実施例８、１０および比較例６の周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めた結果を示す。
実施例１０として、さらに、防音フード（株式会社ユニックス製 ＳＳＦＷ−Ａ１０Ｍ）を通気スリーブ１２の防音室内側の端部に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８５に示す。
また、図８６には、実施例８、１０および比較例６の周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めた結果を示す。
図８０、８４〜図８６から、消音装置１４を配置する実施例８は比較例７に比べて、開口率は高いにも関わらず、低周波域（５００Ｈｚ前後）で同等の防音性能が得られることがわかる。さらに、実施例１０から防音フードを組み合わせることで、低周波域に加えて、１０００Ｈｚ前後の周波数域での防音性能も高くできることがわかる。
［実施例１１］
実施例１１として、さらに、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ１００）を通気スリーブ１２内に配置し、防音フード（株式会社ユニックス製 ＳＳＦＷ−Ａ１０Ｍ）を通気スリーブ１２の防音室内側の端部に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８７に示す。
また、図８８には、実施例８、１１、比較例５、６の周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めた結果を示す。
［実施例１１］
実施例１１として、さらに、ポリエチレン製の防音スリーブ（株式会社新協和製 ＳＫ−ＢＯ１００）を通気スリーブ１２内に配置し、防音フード（株式会社ユニックス製 ＳＳＦＷ−Ａ１０Ｍ）を通気スリーブ１２の防音室内側の端部に配置した以外は実施例８と同様にして透過音圧を求めた。
結果を図８７に示す。
また、図８８には、実施例８、１１、比較例５、６の周波数帯域（オクターブバンド周波数）ごとに透過損失の平均値を求めた結果を示す。
図８７〜図８８から、防音スリーブおよび防音フードを組み合わせることで、低周波域に加えて、１０００Ｈｚ前後の周波数域での防音性能も高くできることがわかる。
以上の結果より本発明の効果は明らかである。
以上の結果より本発明の効果は明らかである。
１０ａ〜１０ｔ 消音システム
１２ 管状部材
１４ 消音装置
１６ 壁
１８ カバー部材
２０ 風量調整部材
２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３ 消音器
２４、２４ａ〜２４ｅ 吸音材
２６ 挿入部
３０、３０ａ、３０ｂ 空洞部
３２、３２ａ、３２ｂ 開口部
３４ 浸入防止板
３６ 蓋部
３８ 第２開口部
４０ 化粧板
４２ 境界カバー
４４ 非通気フィルム
４６ 膜状部材
５０ 内挿型消音器
５２ 防音フード
６０ 音響透過壁
１２ 管状部材
１４ 消音装置
１６ 壁
１８ カバー部材
２０ 風量調整部材
２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３ 消音器
２４、２４ａ〜２４ｅ 吸音材
２６ 挿入部
３０、３０ａ、３０ｂ 空洞部
３２、３２ａ、３２ｂ 開口部
３４ 浸入防止板
３６ 蓋部
３８ 第２開口部
４０ 化粧板
４２ 境界カバー
４４ 非通気フィルム
４６ 膜状部材
５０ 内挿型消音器
５２ 防音フード
６０ 音響透過壁
Claims (30)
- 壁を貫通して設置された通気スリーブに、前記通気スリーブを通過する音を消音する消音装置が設置された消音システムであって、
前記消音装置は、前記通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものであり、
前記消音装置は、
空洞部および前記空洞部と外部とを連通する開口部を有し、前記壁の一方の端面側に配置される１以上の消音器と、
前記消音器の前記空洞部内の少なくとも一部に、または、前記消音器の前記開口部の少なくとも一部を覆う位置に配置される吸音材と、を備え、
前記消音器の前記開口部は、前記通気スリーブの中心軸側を向いて配置されており、
前記消音器内の音波の進行方向における前記空洞部の深さＬdは、通気スリーブの軸方向における前記開口部の幅Ｌoよりも大きく、
前記消音装置を含む前記消音システムにおける前記通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、前記空洞部の深さＬdは、０．０１１×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たす消音システム。 - 前記通気スリーブの軸方向に平行な断面において、前記空洞部の深さ方向に直交する方向の前記空洞部の幅Ｌwは、０．００１×λ＜Ｌw＜０．０６１×λを満たす請求項１に記載の消音システム。
- 前記消音器は、前記通気スリーブ内に生じる第一共鳴の周波数の音に対して共鳴しない請求項１または２に記載の消音システム。
- 前記吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．２５−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．６を満たす請求項１〜３のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．３２−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜５．２を満たす請求項１〜４のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記吸音材の流れ抵抗σ1は、（１．３９−ｌｏｇ（０．１×Ｌd））／０．２４＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７を満たす請求項１〜５のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記壁に平行に設けられた化粧板を有し、
前記消音装置は、前記化粧板と前記壁との間に配置される請求項１〜６のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブの軸方向に平行な断面において、前記消音器は、前記通気スリーブの軸方向に延在する前記空洞部と、前記通気スリーブの軸方向に平行な前記空洞部の一面の、前記通気スリーブの軸方向の一方の端部側に位置する前記開口部とを有し、
前記通気スリーブの軸方向における前記空洞部の長さが、前記空洞部の深さＬdである請求項１〜７のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記消音装置は、複数の前記消音器を有する請求項１〜８のいずれか一項に記載の消音システム。
- 複数の前記消音器の前記開口部は、前記通気スリーブの軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に配置されている請求項９に記載の消音システム。
- 前記開口部の位置ごとに、前記消音器の前記空洞部の深さＬdが異なる請求項１０に記載の消音システム。
- 前記開口部の位置ごとに、前記消音器の前記空洞部内に音響特性の異なる吸音材が配置されている請求項１０または１１に記載の消音システム。
- 前記消音装置は、前記通気スリーブ内に接続される筒状の挿入部を有し、
前記挿入部は、前記挿入部の中心軸を前記通気スリーブの中心軸に一致させて配置されており、
前記消音器が、前記挿入部の一方の端面に接続されている請求項１〜１２のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブの中心軸を軸とする円周面における、前記開口部の面積Ｓ1は前記空洞部の面積Ｓ0よりも小さい請求項１〜１３のいずれか一項に記載の消音システム。
- ２以上の前記消音器を有し、
各前記消音器の前記開口部は、前記通気スリーブの中心軸に対して回転対称に配置されている請求項１〜１４のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブの室内側の端部に設置されている請求項１〜１５のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記通気スリーブの軸方向に垂直な断面において、前記通気スリーブの実効外径Ｄ0と、前記消音器の実効外径Ｄ1とは、Ｄ1＜Ｄ0＋２×（０．０４５×λ＋５ｍｍ）を満たす請求項１〜１６のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記消音装置が前記通気スリーブに着脱が可能である請求項１〜１７のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記消音装置の前記消音器が分離可能である請求項１〜１８のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記消音装置が難燃材料より耐熱性の高い材料からなる請求項１〜１９のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記消音器の前記開口部は、前記通気スリーブの内周面の周方向に沿ってスリット状に形成されている請求項１〜２０のいずれか一項に記載の消音システム。
- 前記消音装置の前記通気スリーブとは反対側に設置されるカバー部材、または、風量調整部材を有し、
前記通気スリーブの軸方向から見た際に、前記カバー部材、または、前記風量調整部材が前記消音装置を覆っている請求項１〜２１のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブのいずれか一方の端部に設置されるカバー部材と、
前記通気スリーブの他方の端部に設置される風量調整部材と、を有し、
前記消音装置、前記カバー部材および前記風量調整部材を含む消音システムにおける前記通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、前記空洞部の深さＬdはλ／４よりも短い請求項１〜２２に記載の消音システム。 - 前記壁に平行に設けられた化粧板を有し、
前記壁と前記化粧板との間の空間を含む、前記壁と前記化粧板との合計厚みが、１７５ｍｍ〜４００ｍｍである請求項１〜２３のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブの軸方向において、前記消音器は、前記壁と、前記壁から離間して配置される化粧板との間に、一部が前記化粧板に形成された貫通孔に挿通されて配置されており、
前記通気スリーブの軸方向から見た際に、前記化粧板と前記消音器との境界を覆う境界カバーを有する請求項１〜２４のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブの軸方向において、前記消音器は、前記通気スリーブの一方の端部に配置され、
さらに、前記通気スリーブ内に配置される防音部材を有する請求項１〜２５のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記通気スリーブの軸方向において、前記消音器は、前記通気スリーブの一方の端部に配置され、
さらに、前記通気スリーブの他方の端部に配置される防音部材を有する請求項１〜２６のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記消音器の前記空洞部の幅Ｌwは、
５．５ｍｍ≦Ｌw≦３００ｍｍ
を満たす請求項１〜２７のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記消音器の前記空洞部の深さＬdは、
２５．３ｍｍ≦Ｌd≦１７５ｍｍ
を満たす請求項１〜２８のいずれか一項に記載の消音システム。 - 前記空洞部内に複数の前記吸音材が配置されている請求項１〜３０に記載の消音システム。
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