JP4115021B2 - 消音装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調設備におけるダクト中伝播騒音の消音などに用いる消音装置に関し、詳しくは、消音対象音の伝播経路における上手側位置に上手側共鳴器の共鳴口を配置し、かつ、消音対象音の伝播経路における下手側位置に下手側共鳴器の共鳴口を配置し、これら共鳴器の共鳴口間隔Lを、両共鳴器の共鳴波長λ0 に対しL=(2n−1)×λ0 /4(nは自然数)で与えられる値又はその近傍値に設定する消音装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の消音装置(図3及び図4参照)は、上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとの共鳴口間隔Lを、両共鳴器X,Yの共鳴波長λ0 に対しL=(2n−1)×λ0 /4(nは自然数)で与えられる値又はその近傍値にすることにより、共鳴周波数f0 について、下手側共鳴器Yの共鳴口に対応する位置では、上手側共鳴器Xの応答音PrxL と下手側共鳴器Yの応答音PryL とが、その位置に至った入射音(消音対象音)PiL に対してともに逆位相で干渉し、また、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置では、上手側共鳴器Xの応答音Prx0 と下手側共鳴器Yの応答音Pry0 とが互いに逆位相で干渉するようにしたものである。
【0003】
つまり、これら逆位相での干渉による打ち消し合いにより、装置全体としての透過率(二乗値)|τ|2 を小さくして透過損失TL(=−10log |τ|2 )を大きく確保するとともに、装置全体としての反射率(二乗値)|γ|2 を小さくして吸音損失AL(=−10log (|τ|2 +|γ|2 ))も大きく確保するようにしたものである。
【0004】
ところで従来、この種の消音装置を構成するのに、両共鳴器X,Yには容積Vx,Vyの互いに等しいもの(換言すれば、下流側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)=0.5)を用いていた。
【0005】
また、吸音損失ALを極力大きく確保するには、上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxと下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値RyとをRx≒1+Ryの関係(例えば、Ry=0.001に対しRx=1.0)にして、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置で共鳴周波数f0 につき、上手側共鳴器Xの応答音Prx0 と下手側共鳴器Yの応答音Pry0 とが互いに逆位相でほぼ同振幅になるように(すなわち、両応答音Prx0 ,Pry0 がほぼ完全に相殺し合うように)し、これにより、共鳴周波数f0 での反射率γをほぼ0にして、吸音損失ALを最大化する(この場合、吸音損失AL≒透過損失TLとなる)ようにしていた(例えば、特願平10−205680号参照)。
【0006】
なお、共鳴器のインピーダンス抵抗値Rは共鳴器の音響インピーダンス密度Zにおける実部として与えられ、共鳴器の音響インピーダンス密度Zは次式で与えられる。
Z=P/U
=R+j×(f/f0 −f0 /f)/σ
P:音圧
U:粒子速度
R:抵抗
σ:共鳴器の無次元容積
σ=2π/C×f0 ×V/S
V:共鳴器容積
S:伝播経路断面積
f:周波数
f0 :共鳴周波数
C:音速
j:虚数単位
【0007】
また、上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとの共鳴口間隔LをL=(2n−1)×λ0 /4(n:自然数,λ0 :共鳴波長)にした場合、共鳴周波数f0 について、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置での両共鳴器X,Yの応答音Prx0 ,Pry0 の関係は次式で与えられ、
Prx0 =−(1+Ry)/Rx×Pry0
このことから、両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,RyをRx=1+Ryの関係に設定した場合、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置において共鳴周波数f0 につき、両共鳴器X,Yの応答音Prx0 ,Pry0 が互いに逆位相で同振幅になることが分かる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、装置全体としての反射率|γ|2 を小さくして吸音損失ALを大きくすること(すなわち、音源側への反射音Prを小さくすること)は、上手側共鳴器Xの共鳴口よりも上手側(音源側)における伝播経路の音響特性が装置の消音性能に与える影響を小さくして安定した消音性能を得る上で重要であるが、前記した従来装置では、例えば図8に示す如く、共鳴周波数f0 において吸音損失ALが透過損失TLとともにピーク的に大きな値を示す(換言すれば、共鳴周波数f0 において反射率(二乗値)|γ|2 が低下ピークを示す)ものの、周波数fが共鳴周波数f0 から少し外れると透過損失TLに比べ吸音損失ALの低下が大きく、この点、消音対象の周波数帯域(例えば、1/1オクターブバンド)の全体についての吸音損失ALを平均的に高めて一層安定した消音性能を得る上で未だ改善の余地があった。
【0009】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、この種の消音装置についての研究に基づいた合理的な改良により、大きな透過損失を得ながら、消音対象周波数帯域の全体についての吸音損失を効果的に増大させる点にある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
〔1〕請求項1に係る発明では、消音対象音の伝播経路における上手側位置に上手側共鳴器Xの共鳴口を配置し、かつ、消音対象音の伝播経路における下手側位置に下手側共鳴器Yの共鳴口を配置し、
これら共鳴器の共鳴口間隔Lを、装置全体としての透過率二乗値|τ| 2 を小さくして透過損失TL(=−10 log |τ| 2 )を大きく確保するとともに、装置全体としての反射率二乗値|γ| 2 を小さくして吸音損失AL(=−10 log (|τ| 2 +|γ| 2 )も大きく確保するように、両共鳴器の共鳴波長λ0 に対し、
L=(2n−1)×λ0 /4(nは自然数)
で与えられる値又はその近傍値に設定することで、両共鳴器の共鳴周波数f 0 について、下手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが、その位置に至った消音対象音に対してともに逆位相で干渉し、且つ、上手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが互いに逆位相で干渉する構成にしてある消音装置において、
前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Rxと、前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ryと、両共鳴器の容積和Vx+Vyと、その容積和Vx+Vyに対する前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)とを、消音対象の周波数帯域において両共鳴器の共鳴周波数f0 両側に装置全体としての反射率二乗値|γ|2 の低下ピークが生じる相対関係の値に設定する。
【0011】
つまり、図5〜図7は、上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとの共鳴口間隔L=(2n−1)×λ0 /4(n:自然数,λ0 :共鳴波長)、
両共鳴器X,Yの容積和Vx+Vyに相応する値としての両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σy=5、
下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ry=0.2の条件の下で、
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxと下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)との組み合わせを、次の(イ)〜(ニ)の4つに変えた場合のデータを示すが、
(イ) Rx=1.2, Vy/(Vx+Vy)=0.5
(ロ) Rx=1.2, Vy/(Vx+Vy)=0.81
(ハ) Rx=0.96, Vy/(Vx+Vy)=0.5
(ニ) Rx=0.96, Vy/(Vx+Vy)=0.81
このデータから次のことが分かる。
【0012】
装置全体としての透過率(二乗値)|τ|2 については(図5)、(イ)の場合を基準として、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)のみを大きくした(ロ)の場合では、共鳴周波数f0 で透過率(二乗値)|τ|2 が低下ピークを示すことにおいて、その低下ピークの帯域幅が若干大きくなり、
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxのみを小さくした(ハ)の場合では、共鳴周波数f0 において示す透過率(二乗値)|τ|2 の低下ピーク値が低下し、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を大きくするとともに、上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxを小さくした(ニ)の場合では、共鳴周波数f0 において示す透過率(二乗値)|τ|2 の低下ピーク値が低下するとともに、その低下ピークの帯域幅が大きくなる。
【0013】
また、装置全体としての反射率(二乗値)|γ|2 については(図6)、(イ)の場合を基準として、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)のみを大きくした(ロ)の場合では、共鳴周波数f0 で反射率(二乗値)|γ|2 が低下ピークを示すことにおいて、その低下ピークの帯域幅が若干大きくなり、
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxのみを小さくした(ハ)の場合では、共鳴周波数f0 において反射率(二乗値)|γ|2 が低下ピークを示すものの、先述したRx=1+Ryの関係から外れることで、低下ピーク値が大きく増大して低下ピークが緩慢なものとなり、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を大きくするとともに、上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxを小さくした(ニ)の場合では、反射率(二乗値)|γ|2 の低下ピークが、かなり低いピーク値で共鳴周波数f0 の両側に生じるといった特異な状態になる。
【0014】
そして、吸音性を示す透過率(二乗値)|τ|2 と反射率(二乗値)|γ|2 との和|τ|2 +|γ|2 については(図7)、(イ)の場合を基準として、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)のみを大きくした(ロ)の場合では、共鳴周波数f0 での|τ|2 +|γ|2 の低下ピーク値は同等のままで、その低下ピークの帯域幅が大きくなり、
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxのみを小さくした(ハ)の場合では、低下ピークの帯域幅はそれほど変わらずに、共鳴周波数f0 での|τ|2 +|γ|2 の低下ピーク値が若干増大し、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を大きくするとともに、上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxを小さくした(ニ)の場合では、|τ|2 +|γ|2 の低下ピーク値が若干増大するものの、反射率(二乗値)|γ|2 の低下ピークが共鳴周波数f0 の両側に生じることに原因して、|τ|2 +|γ|2 の低下ピークの帯域幅が共鳴周波数f0 の前後に大きく拡大する。
【0015】
すなわち、図8に(イ)の場合における透過損失TLと吸音損失AL(破線グラフは帯域平均損失)を示し、図9に(ニ)の場合における透過損失TLと吸音損失AL(破線グラフは帯域平均損失)を示すが、これら比較すると、上述のことを反映して、(ニ)の場合では、共鳴周波数f0 において透過損失TL≒吸音損失ALとはならないものの、(イ)の場合に比べ、共鳴周波数f0 での透過損失TLの増大、並びに、1/1オクターブ下限周波数2-1/2f0 と1/1オクターブ上限周波数21/2 f0 とでの透過損失TL及び吸音損失ALの増大により、1/1オクターブバンドについて、帯域全体として透過損失TL(帯域透過損失)が1dBほど向上するとともに、帯域全体としての吸音損失AL(帯域吸音損失)が2dBほど向上し、
共鳴周波数f0 での|τ|2 +|γ|2 の低下ピーク値が(イ)の場合と同等のままで、その低下ピークの帯域幅が大きくなる前述(ロ)の場合に比べても全体として一層優れた消音性能を示す。
【0016】
一方、図10は、上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとの共鳴口間隔L=(2n−1)×λ0 /4(n:自然数,λ0 :共鳴波長)、
両共鳴器X,Yの容積和Vx+Vyに相応する値としての両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σy=10、
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rx=0.96、
下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ry=0.2の条件の下で、
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.81にした場合と0.89にした場合のデータを示すが、このデータからは、
両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,Ry、下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を前述(ニ)の場合と同じ(Rx=0,96,Ry=0.2,Vy/(Vx+Vy)=0.81)に設定しても、両共鳴器X,Yの容積和Vx+Vy(換言すれば、両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σy)が変わると、反射率(二乗値)|γ|2 の低下ピークが共鳴周波数f0 の両側に生じるという前述の特異な状態は現れず、両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,Ryと下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)との三値について、前述の如き特異な状態が現れる相対関係値は、両共鳴器X,Yの容積和Vx+Vyによっても変化することが分かる。
【0017】
以上のことから、上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとの共鳴口間隔LをL=(2n−1)×λ0 /4(n:自然数,λ0 :共鳴波長)で与えられる値又はその近傍値に設定する消音装置において、
両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,Ryと、両共鳴器X,Yの容積和Vx+Vyと、その容積和Vx+Vyに対する下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)とを、消音対象の周波数帯域において両共鳴器X,Yの共鳴周波数f0 の両側に装置全体としての反射率二乗値|γ|2 の低下ピークが生じる相対関係の値に設定する請求項1に係る発明によれば、
大きな透過損失TLを得ながら、消音対象周波数帯域の全体についての吸音損失AL(帯域吸音損失)を効果的に増大させて、上手側共鳴器Xの共鳴口よりも上手側(音源側)における音響特性の影響を一層受け難くすることができ、この点で、先述の従来装置(すなわち、前記(イ)の場合の如き装置)に比べ一層消音性能に優れた装置にすることができる。
【0018】
〔2〕請求項2に係る発明では、前記上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxと、前記下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryとを、
Ry<Rx<1+Ry
の関係にする。
【0019】
つまり、装置全体としての反射率(二乗値)|γ|2 の低下ピークが共鳴周波数f0 の両側に生じるようにするには、両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,RyをRx=1+Ryの関係から外すことが1つの要件になるが、この要件を満たすのに、両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,Ryが上記したRy<Rx<1+Ryの関係(別表現すれば、0<Rx−Ry<1の関係)になるように抵抗値設定すれば、
両共鳴器X,Yの共鳴口間隔LがL=(2n−1)×λ0 /4(n:自然数,λ0 :共鳴波長)の場合、共鳴周波数f0 について、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置での両共鳴器X,Yの応答音Prx0 ,Pry0 、及び、下手側共鳴器Yの共鳴口に対応する位置での両共鳴器X,Yの応答音PrxL ,PryL が次式で表されることからも分かるように(図3及び図4参照)、
Prx0 =−(1+Ry)/Rx×Pry0
PrxL =(1+Ry)×PiL /(1+Rx+Ry+2RxRy)
PryL =Rx×PiL /(1+Rx+Ry+2RxRy)
Rx>1+Ryの関係やRx<Ryの関係にして上記要件を満たすに比べ、共鳴周波数f0 及びその近傍周波数について、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置で上手側共鳴器Xの応答音Prx0 に対して下手側共鳴器Yの応答音Pry0 を逆位相で干渉させ、かつ、下手側共鳴器Yの共鳴口に対応する位置で下手側共鳴器Yの応答音PryL を入射音PiL に対して逆位相で干渉させる機能は十分に残存させながら、上手側共鳴器Xの共鳴口に対応する位置以降の下手側で入射音Pi0 ,PiL (消音対象音)に対し逆位相となる上手側共鳴器Xの応答音Prx0 ,PrxL を強調する傾向にし、これにより、帯域透過損失TL及び帯域吸音損失ALの増大をより確実かつ効果的に達成することができる。
【0020】
なお、共鳴周波数f0 について、下手側共鳴器Yの共鳴口に対応する位置での両共鳴器X,Yの応答音PrxL ,PryL が上記式で表されることから分かるように、Ryを極力小さくしてRxRy=0に近づけるほど、共鳴周波数f0 で現れる透過損失TLのピーク値を大きくする(すなわち、透過率(二乗値)|τ|2 の低下ピーク値を小さくする)ことができる。
【0021】
〔3〕請求項3に係る発明では、前記下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryが0.3以下で、両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが1以上であるのに対して、
前記上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxを0.8以上〜1.1以下の範囲内で、前記のRy<Rx<1+Ryの関係を満たす値に設定する。
【0022】
つまり、図11は下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryを変化させた場合の帯域吸音損失ALを最大化する上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxと両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyとの相関関係を示すデータであるが、このデータから分かるように、
下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryが0.3以下で、両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが1以上であるのに対し、上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxを0.8以上〜1.1以下の範囲内で前記のRy<Rx<1+Ryの関係を満たす値に設定すれば、帯域吸音損失ALの増大をさらに効果的に達成できる。
【0023】
〔4〕請求項4に係る発明では、前記下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryが0.3以下であるのに対して、
(1)両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが1以上〜2未満の範囲では、前記下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.6以上〜0.7以下の範囲内に設定し、
(2)両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが2以上〜3未満の範囲では、前記下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.65以上〜0.75以下の範囲内に設定し、
(3)両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが3以上〜4未満の範囲では、前記下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.7以上〜0.8以下の範囲内に設定し、
(4)両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが4以上〜6未満の範囲では、前記下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.75以上〜0.85以下の範囲内に設定し、
(5)両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが6以上〜8未満の範囲では、前記下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.8以上〜0.9以下の範囲内に設定し、
(6)両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyが8以上の範囲では、前記下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を0.85以上〜0.95以下の範囲内に設定する。
【0024】
つまり、図12は下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryを変化させた場合の帯域吸音損失ALを最大化する下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)と両共鳴器X,Yの無次元容積和σx+σyとの相関関係を示すデータであるが、このデータから分かるように、
下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryが0.3以下であるのに対し、下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)を上記した(1)〜(6)の条件に従って設定すれば、帯域吸音損失ALの増大をさらに効果的に達成できる。
【0025】
〔5〕請求項5に係る発明では、前記上手側共鳴器Xを、その共鳴室に吸音材を充填した共鳴器にし、前記下手側共鳴器Yを、その共鳴室が吸音材非充填の空状態で共鳴口に通気性の膜状体を張設した共鳴器にする。
【0026】
つまり、この構成では、前記した請求項1ないし4に係る発明を実施するのに、基本的には、上手側共鳴器Xに吸音材を充填するのに対し、下手側共鳴器Yを吸音材費充填の空状態の共鳴器にすることで、前述の如く下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryを極力小さくして透過損失TLのピーク値の最大化を図りながら、両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx,Ryを、両共鳴器X,Yの共鳴周波数f0 の両側に反射率(二乗値)|γ|2 の低下ピークが生じるのに適した相対関係の値(さらに言えば、Ry<Rx<1+Ryの関係を満たす値)に調整するが、
空調設備におけるダクトなどの風路における伝播音を消音対象とする場合、吸音材非充填の空状態の共鳴器をそのまま用いると、その空状態の共鳴室が共鳴口を通じて風路に臨むことが原因で特異な気流音が発生することがある。
【0027】
これに対し、上記の如く、共鳴室を吸音材非充填の空状態とする下手側共鳴器Yの共鳴口に通気性の膜状体を張設すれば、その膜状体の張設による下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryの増大側への変化に対しては、上手側共鳴器Xに対する吸音材充填量の調整などの適当な手段により、両共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rx、Ryの相対関係の適正化を図るようにしながら、下手側共鳴器Yの空状態の共鳴室への気流の流入を膜状体により抑止して上記の如き特異な気流音の発生を防止することができ、この点で、風路における伝播音の消音に好適な消音装置とすることができる。
【0028】
【発明の実施の形態】
図1は空調設備の送風ダクトに介装する消音装置を示し、両端部をダクト1に対する接続端とし内部を風路Fとする管体2において、ダクト中を伝播する消音対象音Piの伝播方向で上手側位置と下手側位置とに、それぞれ管体外周の全周にわたる環状の共鳴室3x,3yを有する上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとを設け、これら共鳴器X,Yの共鳴口4x、4yをそれぞれ周方向に分散配置した状態で内部風路Fに開口させてある。
【0029】
上手側共鳴器Xの共鳴室3xには、共鳴口4xを内側から閉塞する状態に吸音材5を充填してあり、これに対し、下手側共鳴器Yの共鳴室4yは吸音材非充填の空状態にし、下手側共鳴器Yの共鳴口4yには、気流音の発生を防止するための繊維材等からなる通気性の膜状体6を張設してある。
【0030】
上手側共鳴器Xと下手側共鳴器Yとの共鳴口間隔LはL=λ0 /4(λ0 は両共鳴器X,Yの共鳴波長)にしてあり、また、上手側共鳴器Xの容積Vx及び下手側共鳴器Yの容積Vyは、上手側共鳴器Xの無次元容積σxがσx=1で下手側共鳴器Yの無次元容積σyがσy=4(すなわち、Vy/(Vx+Vy)=0.8)になるようにしてある。
【0031】
なお、共鳴器の無次元容積σは次式で与えられる。
σ=2π/C×f0 ×V/S
V:共鳴器容積(共鳴室容積)
S:風路断面積
f0 :共鳴周波数
C:音速
【0032】
そして、各共鳴器X,Yのインピーダンス抵抗値Rについては、下手側共鳴器Yのインピーダンス抵抗値Ryが共鳴口4yへの膜状体6の張設でRy=0.2となるのに対し、上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rxを吸音材5の充填量の調整によりRx=1.0にしてある。
【0033】
すなわち、この消音装置の諸元は、
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rx=1.0
下手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Ry=0.2
両共鳴器X、Yの無次元容積和σx+σy=5
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)=0.8
にしてあり、これにより、装置全体としての反射率(二乗値)|γ|2 の低下ピークが、図6における(ニ)のグラフで示される如く両共鳴器X,Yの共鳴周波数f0 (本例ではf0 =125Hz)の両側に生じるようにして、図9に示すに近い消音性能を得られるようにしてある。
【0034】
なお、図2は両共鳴器X,Yの容積Vx,Vyが等しい従来の消音装置の一例を示し、この従来装置(先述の(イ)の装置)では、その諸元が
上手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Rx=1.2
下手側共鳴器Xのインピーダンス抵抗値Ry=0.2
両共鳴器X、Yの無次元容積和σx+σy=5
下手側共鳴器Yの容積比Vy/(Vx+Vy)=0.5
で、図8に示す消音性能が得られるのに対し、
図8と図9の比較から分かるように、前述の装置では共鳴周波数f0 での透過損失TLの増大、並びに、1/1オクターブ下限周波数2-1/2f0 と1/1オクターブ上限周波数21/2 f0 とでの透過損失TL及び吸音損失ALの増大により、1/1オクターブバンドについて、帯域全体としての透過損失TLが1dBほど向上するとともに、帯域全体としての吸音損失ALが2dBほど向上する。
【0035】
〔別実施形態〕
上手側共鳴器X及び下手側共鳴器Y夫々の具体的形状・構造は、図1に示す如き形状・構造に限定されるものではなく、伝播経路の構造などに応じて種々の形状・構造を採用できる。
【0036】
共鳴器に吸音材5を充填する場合、その吸音材5にはグラスウールなどの綿状のものを初めとして種々の材質のものを使用できる。
【0037】
消音対象音は空調設備におけるダクト中伝播音に限定されるものではなく、本発明による消音装置は、各種分野における種々の伝播音の消音に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施形態を示す消音装置の縦断面図
【図2】従来装置を示す縦断面図
【図3】消音原理の説明図
【図4】各音の位相関係を示す図
【図5】透過率についてのデータを示すグラフ
【図6】反射率についてのデータを示すグラス
【図7】吸音率についてのデータを示すグラフ
【図8】従来装置の消音性能を示すグラフ
【図9】本発明装置の消音性能を示すグラフ
【図10】反射率と共鳴器の無次元容積和との関係についてのデータを示すグラフ
【図11】共鳴器のインピーダンス抵抗値と無次元容積和との関係についてのデータを示すグラフ
【図12】共鳴器のインピーダンス抵抗値と無次元容積和と容積比との関係についてのデータを示すグラフ
【符号の説明】
Pi 消音対象音
F 伝播経路
X 上手側共鳴器
Y 下手側共鳴器
3x 上手側共鳴器の共鳴室
3y 下手側共鳴器の共鳴室
4x 上手側共鳴器の共鳴口
4y 下手側共鳴器の共鳴口
5 吸音材
6 膜状体
Claims (5)
- 消音対象音の伝播経路における上手側位置に上手側共鳴器の共鳴口を配置し、かつ、消音対象音の伝播経路における下手側位置に下手側共鳴器の共鳴口を配置し、
これら共鳴器の共鳴口間隔Lを、装置全体としての透過率二乗値|τ| 2 を小さくして透過損失TL(=−10 log |τ| 2 )を大きく確保するとともに、装置全体としての反射率二乗値|γ| 2 を小さくして吸音損失AL(=−10 log (|τ| 2 +|γ| 2 )も大きく確保するように、両共鳴器の共鳴波長λ0 に対し、
L=(2n−1)×λ0 /4(nは自然数)
で与えられる値又はその近傍値に設定することで、両共鳴器の共鳴周波数f 0 について、下手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが、その位置に至った消音対象音に対してともに逆位相で干渉し、且つ、上手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが互いに逆位相で干渉する構成にしてある消音装置であって、
前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Rxと、前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ryと、両共鳴器の容積和Vx+Vyと、その容積和Vx+Vyに対する前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)とを、消音対象の周波数帯域において両共鳴器の共鳴周波数f0 両側に装置全体としての反射率二乗値|γ|2 の低下ピークが生じる相対関係の値に設定してある消音装置。 - 前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Rxと、前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ryとを、
Ry<Rx<1+Ry
の関係にしてある請求項1記載の消音装置。 - 前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ryが0.3以下で、両共鳴器の無次元容積和σx+σyが1以上であるのに対して、
前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Rxを0.8以上〜1.1以下の範囲内で、前記のRy<Rx<1+Ryの関係を満たす値に設定してある請求項2記載の消音装置。 - 前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ryが0.3以下であるのに対して、
(1)両共鳴器の無次元容積和σx+σyが1以上〜2未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)を0.6以上〜0.7以下の範囲内に設定し、
(2)両共鳴器の無次元容積和σx+σyが2以上〜3未満の範囲では、前記
下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)を0.65以上〜0.75以下の範囲内に設定し、
(3)両共鳴器の無次元容積和σx+σyが3以上〜4未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)を0.7以上〜0.8以下の範囲内に設定し、
(4)両共鳴器の無次元容積和σx+σyが4以上〜6未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)を0.75以上〜0.85以下の範囲内に設定し、
(5)両共鳴器の無次元容積和σx+σyが6以上〜8未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)を0.8以上〜0.9以下の範囲内に設定し、
(6)両共鳴器の無次元容積和σx+σyが8以上の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Vy/(Vx+Vy)を0.85以上〜0.95以下の範囲内に設定してある請求項1〜3のいずれか1項に記載の消音装置。 - 前記上手側共鳴器を、その共鳴室に吸音材を充填した共鳴器にし、前記下手側共鳴器を、その共鳴室が吸音材非充填の空状態で共鳴口に通気性の膜状体を張設した共鳴器にしてある請求項1〜4のいずれか1項に記載の消音装置。
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