JP5069919B2

JP5069919B2 - 消音装置

Info

Publication number: JP5069919B2
Application number: JP2007027424A
Authority: JP
Inventors: 米澤義道
Original assignee: MK Seiko Co Ltd
Current assignee: MK Seiko Co Ltd
Priority date: 2007-02-07
Filing date: 2007-02-07
Publication date: 2012-11-07
Anticipated expiration: 2027-02-07
Also published as: JP2008190265A

Description

本発明は、遮音壁等に取り付けられ、騒音源から到達する騒音音波の減衰を図る消音装置に関するものである。

従来、自動車、工事現場、その他の騒音源から発生する騒音を防ぐ手段の一つとして防音壁が良く知られている。透光性の樹脂板や金属製の金属部材からなる壁体を道路脇や工事現場の周囲に設置し、壁の一方で発生する騒音が他方へ直接伝わらないようにするものであり、壁の高さを高くするほど遮音効果が上がるとされ、都市部では建物の高層化もあって防音壁はますます高くなる傾向にある。しかし、防音壁を高くすると建設コスト・維持管理コストの上昇が伴うと共に、防音壁近隣に与える日照障害や景観を損なうといった問題も発生するため、出来る限り壁の高さを上げずに遮音性を高める試みがなされている。

例えば下記特許文献１では、多数の開孔を有する中空体に吸音材を内装して笠木を形成し、その笠木を防音パネル（防音壁）の上端に沿って設けた例が開示されている。同提案の防音パネルは、パネル本体の上端部近傍を通過する音波が回折され、笠木内部の吸音材やパネル内部の吸音材により吸音されるので、低い高さの防音パネルで防音効果が向上するとされている。このような防音パネルでは、騒音音波に対して吸音材が作用するにはまず騒音音波が笠木を形成する中空体の開孔を通り抜けて笠木内部に入り込む必要がある。開孔は中空体表面に多数設けられているとはいえ、笠木内部への音波の導入はあくまでも音波の回折現象に依存したものであるため、笠木内部に音波を捕捉するという点で効率が良いとはいえなかった。
特開２０００−１４４６５１号

防音壁等の壁内部や上部に設置する消音装置であって、騒音源から到達する騒音音波を回折現象に頼ることなく捕捉し、しかも吸音材を出来る限り有効に活用して消音効果の向上を図る消音装置を提供することにある。

本発明は上記課題を解決するために、騒音源から到達する騒音音波の減衰を図る消音装置において、一方の開口から他方の開口へ向かって開口寸法が漸次縮小する形状を備える集音ホーンと、所定容積のケーシング内に吸音材を収容してなる消音室とを備え、前記消音室を形成するケーシングの一側に騒音音波導入口を設けると共に、前記騒音音波導入口に前記集音ホーンの小開口側の端部を取り付け、前記集音ホーンと前記消音室とを組み合わせた構造体を隙間を形成しながら複数配置し、この形成した隙間に吸音材を設けることを特徴とする消音装置を提案する。

本発明によれば、集音ホーンの大開口側で騒音源から到来する騒音音波を捕らえるので、集音ホーン内に入り込んだ騒音音波がホーンの内面で反射を起こしながら小開口側に向かって進む。このとき、集音ホーンの開口寸法が徐々に小さくなっているため、小開口側の端部に近付くにつれて騒音音波は狭い範囲に集中し、音波の進行方向と集音ホーンの中心軸との交差角度が大きくなる。従って、消音室内部へ進入する騒音音波も消音室ケーシングの音波導入口から消音室内部の方向へ貫く中心軸に対して大きな交差角度をもって進入し、消音室内で反射を繰り返す。こうして、騒音音波は消音室内で反射を繰り返すことで長い経路を伝播することになり、吸音材が作用する機会がより多くなって優れた消音効果を得ることができる。

また、消音装置全体の奥行き方向に向かって消音室が傾斜しているため、装置全体の奥行き寸法を小さく抑えながら消音室の奥行き寸法を大きくすることができ、消音室の寸法が大きくなる分だけ消音効果を向上させることができる。

また、集音ホーンの全体形状を湾曲状に形成して集音ホーンの中心軸を湾曲させているので、消音装置全体に対する消音室の傾斜角度を大きく確保することができ、消音室の奥行き寸法をより大きくして消音効果を高めることができる。しかも、騒音音波の入口となる消音ホーンの大開口を騒音音波が到来する方向に向けつつホーンの管路長を確保することができ、大開口から入り込んだ騒音音波を消音室の音波導入口に至るまでのホーン管路内でより多く反射させ、ひいては消音室内部での反射を多くして消音効果を高めることができる。

また、全体形状を湾曲状に形成した消音ホーンと消音室とを組み合わせた構造体を複数重ねて取り付けるので、隣接する構造体の間の隙間を極力排除して密に配置することができ、消音装置の内側空間を集音ホーンと消音室の配置に無駄なく利用して消音効果を向上させることができる。

また、集音ホーンと消音室とを組み合わせた構造体を隙間を形成しながら複数配置し、隙間を通じて換気を行うので、騒音源のある側から消音装置を挟んだ静音領域側へ換気を行いつつ騒音音波の伝播を防ぐことができる。また、この場合、換気を行う隙間に吸音材を設けることにより、消音効果を高めることができる。
以下、本発明の好適な実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は本発明第１実施例に関わる消音装置の使用状態を示す説明図である。１は本発明の消音装置であり、防音壁２０の上端に沿って載置した状態で設置する。その大まかな全体構成は、横長中空構造の本体ケース２と、その一側面に形成する横長形状の複数の開口６とからなり、本体ケース２の内部には開口６ごとに板状部材からなる集音ホーン３が取り付けられており、更に集音ホーン３の本体ケース２内側端部には、開口６から取り込んだ騒音音波のエネルギーを減衰させる消音室が設けられている。複数の開口６は防音壁２０の壁面とほぼ同一平面あるいは平行な面を形成するよう配置している。

次に、消音装置１の断面構造について図２を基に説明する。図２は消音装置１の縦方向断面を示す説明図である。既に説明したように、開口６には本体ケース２の内部に向かって一対の板状部材からなる集音ホーン３が取り付けられ、その端部に消音室４を備えている。詳しくは、集音ホーン３を構成する一対の板状部材は、長さの異なる上側ホーン３ａと下側ホーン３ｂとからなり、開口６の上辺部から本体ケーシング２の内部に向かって取り付けられる上側ホーン３ａと、開口６の下辺部から本体ケーシング２の内部に向かって取り付けられる下側ホーン３ｂとでそれぞれ向かい合って形成するホーン内側の管路が、開口６の箇所で最も大きな開口寸法を呈し、そこから本体ケーシング内側に向かって徐々に寸法を小さくし、消音室４に接続する部分で最も小さな寸法となるようにしている。すなわち、集音ホーン３の全体形状は、開口６から消音室４の側に向かって漸次縮小する形状となっている。

５は消音室４の外郭を形成する消音室ケーシングである。この消音室ケーシング５の内側には中空空間を備えており、当該中空空間にグラスウール等の繊維質材やウレタン等の多孔質材からなる吸音材７を充填して消音室４を構成している。消音室ケーシング５の一側面には音波導入口８が開口形成されており、この音波導入口８に集音ホーン３の小さい側の開口端である小開口６ｂが接続され、集音ホーン３の管路を介して消音室４の内側空間を消音装置１の周囲空間に連通させている。

ところで、集音ホーン３を形成する上側ホーン３ａと下側ホーン３ｂは図２の下方に向かって湾曲しており、集音ホーン３の全体形状は本体ケース２の下方に湾曲した形状となっている。当然、上側ホーン３ａと下側ホーン３ｂとが対峙して形成する管路９も大開口６ａから小開口６ｂに向かって管路内の寸法を徐々に狭めながら湾曲しており、管路９の中心を貫く中心軸１０に対して垂直に大開口６ａと小開口６ｂを形成している。従って、大開口６ａは図２に示す垂直方向の面に向かって開口し、小開口６ｂは図２の左斜め下方に向かって開口しており、この小開口６ｂに消音室ケーシング５の音波導入口８を密接させて固定している。音波導入口８は消音室４の中心を貫く中心軸１１に対して垂直に形成しているため、集音ホーン３の小開口６ｂと音波導入口８とを接続すると、消音室４はその中心軸１１が消音装置１全体の奥行き方向、すなわち本体ケース２の奥行き方向に対して（図２の水平方向に対して）傾斜した関係となる。そして、集音ホーン３と消音室４とを一体にして組み合わせた構造体を、本体ケース２の内部に多段状に重ねて固定している。これにより、本体ケース２の一側面に複数の開口６を出現させ、一方の本体ケース内側には、集音ホーン３を間に挟んで開口６の他端側に位置する消音室４がその中心軸を斜めにした状態で複数重ね合わせて収めている。また、こうした構成により、例えば、集音ホーン３を湾曲させずに上側ホーン３ａと下側ホーン３ｂを上下に対象な形状とし、大開口６ａと、小開口６ｂと、音波導入口８とを同じ中心軸上に垂直に配置させた場合と比較して、管路９の管路長Ｌを長くすることができると共に、消音室４の奥行き寸法ｄ、すなわち音波導入口８から見た消音室ケーシング５の内底に相当する面までの距離を長くすることができる。また、本体ケース２の内側空間に無駄な隙間が生じるのを極力防ぎ、集音ホーン３と消音室４を密な状態で効率良く配置することができる。

次に本発明第１実施例の動作について図３に基づいて説明する。集音ホーン３の大開口６ａから管路９の内部に飛び込んだ騒音音波は、上側ホーン３ａの内壁面と下側ホーン３ｂの内壁面との間で反射を繰り返し、管路９の中を小開口６ｂに向かって進入する。その際に、上側ホーン３ａの内壁面と下側ホーン３ｂの内壁面との間隔が徐々に狭まっているため、進入した騒音音波は小開口６ｂに近付くにつれて音圧が上昇し、小開口６ｂに達した時点で最も高まった状態となる。同時に管路９の内部における音波の進行方向は、管路９の中を反射しながら進むに従い中心軸１０に対する交差角度θが大きくなり、消音室４に突入する時点では最も大きな角度となる。続いて、音圧が高まると共に管路９の中心軸１０に対して大きな交差角度を持つに至った状態の騒音音波は、音波導入口８から消音室４の内部へ進入して中で反射を繰り返し、吸音材７と衝突して騒音音波の持つエネルギーが減衰する。既に説明したように、消音室４の中心軸１１に大きな交差角度で進入した騒音音波は、消音室内で細かく反射を繰り返すことで実効的に長い経路を伝播し、その結果吸音材の作用をより多く受けて優れた消音効果を得るのである。

消音の効果を上げるには消音室４の容積を大きくして吸音材７の量を増やすのが効果的であるが、この点本発明は、消音室４の中心軸１１を図３の水平状態から斜め下方に傾けた状態にしているため、奥行き寸法ｄを大きくすることが可能になっており、その分消音室４の容積が拡大して吸音材７の充填量も増え、消音効果の向上につながっている。

次に本発明の第２実施例について図４の断面説明図を基にして説明する。第２実施例は、第１実施例に対して集音ホーンの形状および位置関係の点で異なっている。開口６から本体ケース２の内部に向かって延設する上側ホーン３ｃおよび下側ホーン３ｄは、第１実施例が湾曲形状を備えているのに対し、第２実施例では直線の断面形状を備えている。集音ホーンとしての全体形状は、開口６の部分で管路の開口寸法を最大にし、消音室４に接続する部分で最小とし、開口６から消音室４の側に向かって漸次縮小する形状となっている。小開口６ｂは管路９の中心軸１０に対して垂直に形成しており、消音室４の音波導入口８と接続すると、消音室４は第１実施例と同様に本体ケース２の奥行き方向に対して（図４の水平方向に対して）傾斜した姿勢となる。

この第２実施例によれば、第１実施例に対して、集音ホーン３の管路長Ｌが短くなる点と、集音ホーン３と消音室４とを一体にして組み合わせた構造体同士の間に隙間が生じる点で若干不利な構造となるものの、集音ホーン３と消音室４の中心軸を図４の水平方向に一致させた場合の構造と比較すると消音室の奥行きｄを長くすることができ、十分な消音効果を得ることができる。

なお、小開口６ｂを管路９の中心軸に対して垂直に形成するのではなく、接続する消音室４が本体ケース２の奥行き方向に対してより大きく傾斜するような角度で形成するようにしても良い。ところで、上記第１実施例、第２実施例では消音室を本体ケースの奥行き方向に対して下方に傾斜させる構造として説明しているが、これに限定される必要はない。例えば、集音ホーンと消音室の一体構造体が左右何れかの方向に傾斜するように積層配置しても良い。要は、本体ケースの奥行き方向に対して傾斜するものであれば良く、上下左右何れの方向に傾斜させても良い。また、本体ケース２の内部に集音ホーンと消音室を収めて生じた隙間空間に吸音材を充填しても良い。その場合、万が一騒音音波で集音ホーンや消音室が共振を起こした場合にも、共振によって生じる二次騒音を減衰させることができる。

次に本発明の第３実施例について図５の断面説明図を基にして説明する。第３実施例は、第１、第２実施例に対して集音ホーンと消音室とを一体に組み合わせた構造体を上下に隙間を形成しながら配置した点で異なっている。集音ホーンと消音室との一体構造体を本体ケース２の内部に上下配置して形成した隙間１５は、図５に示す騒音源Ｓが存在する側から他方の静音領域側へ換気を行う通気路として機能し、通気路の内壁に相当する面、すなわち集音ホーンと消音室の外側面には吸音材７ａを貼設している。

この第３実施例によれば、騒音源Ｓから到来した騒音音波を集音ホーン３で捕らえて消音を図りながら、隙間１５を通じて換気を行うことができる。隙間１５に入り込む騒音音波は、隙間１５の内壁に取り付けた吸音材７ａで音波のエネルギーを減衰させるようにしており、換気と共に静音領域側へ漏れ出す騒音を出来るだけ少なくしている。

なお、この第３実施例では本体ケース２は必ずしも必要ではなく、要は集音ホーン３と消音室４とを組み合わせた構造体を適宜寸法の隙間を形成しながら複数配置する構造であれば良い。

本発明実施例に関わる消音装置の設置状態を示す説明図である。本発明実施例に関わる消音装置の縦方向断面構造を示す説明図である。本発明実施例の消音動作に関わる要部を示す説明図である。本発明第２実施例の縦方向断面構造を示す説明図である。本発明第３実施例の縦方向断面構造を示す説明図である。

符号の説明

１消音装置
２本体ケーシング
３集音ホーン
３ａ上側ホーン
３ｂ下側ホーン
４消音室
５ハウジングケース
６開口
６ａ大開口
６ｂ小開口
７吸音材
８音波導入口
９管路
１０集音ホーンの中心軸
１１消音室の中心軸
１５隙間（換気通気路）

Claims

騒音源から到達する騒音音波の減衰を図る消音装置において、
一方の開口から他方の開口へ向かって開口寸法が漸次縮小する形状を備える集音ホーンと、
所定容積のケーシング内に吸音材を収容してなる消音室とを備え、
前記消音室を形成するケーシングの一側に騒音音波導入口を設けると共に、前記騒音音波導入口に前記集音ホーンの小開口側の端部を取り付け、前記集音ホーンと前記消音室とを組み合わせた構造体を隙間を形成しながら複数配置し、この形成した隙間に吸音材を設けることを特徴とする消音装置。