JP5074099B2

JP5074099B2 - サイレンサ

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Publication number: JP5074099B2
Application number: JP2007140786A
Authority: JP
Inventors: 隆行石渡
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 2007-05-28
Filing date: 2007-05-28
Publication date: 2012-11-14
Anticipated expiration: 2027-05-28
Also published as: JP2008291978A

Description

本発明は、気流等の媒体が通る流路外周に吸音材層を形成した構成のサイレンサに関するものである。

図１は、従来の気流等の媒体が通る気流流路外周に吸音材層を形成したサイレンサ（セル型サイレンサ）の構成例を示す図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側断面図（図１（ａ）のＡ−Ａ断面図）である。図示するように、サイレンサ１００は、気流１０３が流れる断面矩形状の気流流路１０１の外周にグラスウール等の吸音材層１０２を形成した構成である。このように気流流路１０１の外周に吸音材層１０２を形成したサイレンサ（セル型サイレンサ）では、吸音材の特性から、図２の曲線１０４に示すように減音量（ｄＢ）は高周波域が大きく低周波域が小さい特性となっている。

上記吸音材層１０２を用いたセル型サイレンサの低周波域側の騒音の減音量を大きくするには、サイレンサの長さを増やさなければならず（設置するサイレンサの段数を増やす）、設置スペースが大きくなり、併せてサイレンサ１００の設備費用も膨大となる。また一方で、この吸音材層１０２を用いたセル型サイレンサの高周波域側の騒音に対する減音量は元々大きいことから、高周波域側では往々にして過剰な設備になってしまうという問題がある。

低周波向きのサイレンサとしては、図３に示すような、膨張型サイレンサ２００、即ち気流等の媒体流路２０１の断面積を媒体入口２０２及び媒体出口２０４の面積より大きく構成したサイレンサがある。しかしこの膨張型サイレンサは構造的な理由から圧力損失が大きくなるため用いられない場合が多い。なお、図３（ａ）は正面図、図３（ｂ）は側断面図（図３（ａ）のＢ−Ｂ断面図）である。

吸音材を用いた代表的なサイレンサとしてセル型、円筒型、スプリッタ型サイレンサ等があるが、これらのサイレンサの優位性は、その外観の断面形状を組み合わせることで既設の換気ダクト内に設置しやすいことや、ダクト途中に施工しやすいことに特徴がある。また、図３に示す膨張型サイレンサ等を用いた場合は、その施工上の利便性を持たないため、低周波域騒音を低減できる利点が十分活かされないという問題がある。

その他の吸音材を用いない低周波向きのサイレンサとして、図４に示すサイドブランチ型のサイレンサがある。このサイレンサ３００は気流等の媒体が通る円筒状の媒体流路３０１に開口するサイドブランチ３０２を設けた構成である。このサイドブランチ３０２の径は媒体流路３０１の径と同径で、その長さは減音の対象とする音波周波数の波長の１／４の長さに設定する。このように媒体流路３０１に開口するサイドブランチ３０２を設けることにより、図５の曲線１０５に示すように、低周波域での減音量を大きくできる。

上記サイドブランチ型のサイレンサ３００は、サイドブランチ３０２の長さを所定の長さに設定することにより、減音対象の騒音を減音させることができるが、上記のように媒体流路（ダクト）３０１の側面に同径で減音対象の音波周波数の波長の１／４の長さのサイドブランチ（ダクト）３０２を設置する必要があり、設置スペースが大きくなるという問題がある。

なお、従来この種のダクト消音装置としては、特許文献１に記載されたものがある。このダクト消音装置はダクトの対向する一対の壁面境界に多数の音響管を設置する構成のため設置スペースが大きくなるという問題がある。
特開２００３−２１６１５９号公報

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、従来の吸音材層を有するサイレンサの外観形状を維持したまま、即ち設置スペースを増大させることなく、サイドブランチ型サイレンサのような共鳴による減音効果による低周波域の減音性能を向上させることができるサイレンサを提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、気流流路の外周を内枠と吸音材層で順次覆った構成のサイレンサにおいて、前記吸音材層内部に前記気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を前記気流流路の内枠の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、該音響管を前記吸音材層の形状に合わせて折り曲げた構成としたことを特徴とする。

上記のように音響管を吸音材層の形状に合わせて折り曲げた構成とすることにより、従来の吸音材層を有するサイレンサの外観形状を維持したままサイドブランチ型サイレンサのような共鳴による減音効果による低周波域の減音性能を向上させることができる。また、図２の曲線１０４に示すように、流路外周に吸音材層１０２を形成した断面矩形状のサイレンサ（セル型サイレンサ）では、減音量（ｄＢ）は高周波域が大きく低周波域が小さい傾向となる。低周波域での減音性能を向上させようとしてサイレンサの段数を多くすると、上述したように高周波域側が過剰な設備となるが、気流流路に開口する対となる音響管を気流流路の内枠の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置して設けることにより、図５の曲線１０５に示すように、低周波域での減音量を大きくできる。

また、本発明は上記記載のサイレンサにおいて、前記対となる音響管を複数とし、少なくとも２組の隣接する対となる音響管の前記気流流路への開口が互いに該気流流路断面の対角線の両端に位置することを特徴とする。このように２組の隣接する対となる音響管の気流流路への開口が互いに該気流流路断面の対角線の両端に位置することにより、均等な減音量を得ることが可能となる。また、本発明は上記記載のサイレンサにおいて、少なくとも２組の隣接する対となる音響管の前記気流流路への開口が互いに該気流流路の断面の一方側に位置することを特徴とする。このように２組の隣接する対となる音響管の気流流路への開口が互いに該気流流路の断面の一方側に位置することにより、偏りや指向性がある音に対しても適切な減音量を得ることが可能となる。

また、本発明は気流流路の外周を内枠と吸音材層と外枠で順次覆った構成のサイレンサにおいて、前記吸音材層内部に前記気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を前記気流流路の内枠の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、前記音響管の固定は該音響管の前記気流流路に開口する一端のみとし、前記音響管を該音響管と前記外枠との間にゴムシートを介在させて前記吸音材の形状に合わせて折り曲げた構成としたことを特徴とする。このように音響管を外枠との間にゴムシートを介在させて吸音材の形状に合わせて折り曲げた構成としたことにより、音響管の音響加振による振動の影響を低減することができる。

また、本発明は気流流路の外周を吸音材層で覆った構成のサイレンサにおいて、前記吸音材層内部に前記気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を前記気流流路の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、前記音響管を前記吸音材の形状に合わせて折り曲げた構成とし、共鳴周波数を調整するために前記音響管の長さが可変であることを特徴とする。

また、本発明は、上記サイレンサにおいて、前記音響管を分割構造とし、本体部に対して分割部がスライドできる構造とすることで、前記音響管の長さが可変であることを特徴とする。上記のように音響管の長さを可変とするので、共鳴周波数を調整する場合は、分割部をスライドさせて音響管の長さを変えて共鳴周波数を調整することができる。

本発明によれば、吸音材層内部に気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を気流流路の内枠の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、音響管を吸音材層の形状に合わせて折り曲げた構成としたので、設置スペースを増大させることなく、従来のサイレンサの外観形状を維持したままサイドブランチ型サイレンサのような共鳴による減音効果による低周波域の減音性能を向上させることができる。
また、音響管を外枠との間にゴムシートを介在させて吸音材の形状にて折り曲げた構成とするので、音響管における音響加振による振動の影響を低減できる。
また、音響管の長さを可変とするので、共鳴周波数を調整する場合は、分割部をスライドさせて音響管の長さを変えて共鳴周波数を調整することができる。

以下、本願発明の実施の形態例を図面に基づいて説明する。図６及び図７は本発明に係るサイレンサ（セル型サイレンサ）の外観構成例を示す図で、図６（ａ）、（ｂ）は内部の吸音材層を除いた内部外観斜視図であり、図７（ａ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ断面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＥ−Ｅ断面図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＦ−Ｆ断面図である。本サイレンサ１０は断面矩形状の気流流路１１を形成するパンチングメタルからなる内枠１２を備え、該内枠１２の両端近傍にそれぞれ一端が気流流路１１に開口する一対の音響管（サイドブランチ）１３、１３と一対の音響管（サイドブランチ）１４、１４が取付けられている。

内枠１２の外周はグラスウールをガラスクロスで成包した構成の吸音材層１５で覆われている。なお、吸音材層１５はこのグラスウールをガラスクロスで成包した構成のものに限定されるものではなく、吸音作用を有する材料からなる吸音材層であれば良い。音響管１３、１３は断面が矩形状でその一端１３ａ、１３ａを図７（ｂ）に示すように気流流路１１の角部（断面角部）に開口して取付けられ、他端１３ｂは閉塞され、更に吸音材層１５の形状に合わせて折り曲げた（ここでは外周面が吸音材層１５の外周面と同一面になるように折り曲げた）構成となっている。音響管１４、１４も断面が矩形状でその一端１４ａ、１４ａは図７（ｃ）に示すように気流流路１１の角部（断面角部）に開口して取付けられ、他端１４ｂは閉塞され、更に吸音材層１５の形状に合わせて折り曲げた構成となっている。即ち、パンチングメタルからなる内枠１２と一対の音響管１３，１３との間及び一対の音響管１４、１４との間には吸音材層１５が介在している。

音響管１３と音響管１３は気流流路１１の断面に対して左右対称に配置され、音響管１４と音響管１４も気流流路１１の断面に対して左右対称に配置されている。また、音響管１３、１３の一端（開口）１３ａ、１３ａの取り付け位置と、音響管１４、１４の一端（開口）１４ａ、１４ａの取り付け位置は、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、それぞれ気流流路１１の両端部で断面対角線上に配置している。これにより均等な減音量を得ることが可能となる。なお、音響管１３、１３の中心線の長さ、音響管１４、１４の中心線長さは減音の対象となる音波周波数の波長の１／４の長さとする。サイレンサ１０の外周は外枠板１６で覆われ、両端部は気流流路１１に連通する開口が形成された端板１７で覆われている。即ち、音響管１３、１３、音響管１４，１４の外周面を除く、内周面及び両側面は吸音材層１５で覆われている。

サイレンサを上記構成とすることにより、音響管１３、１３及び音響管１４、１４は図４に示すサイドブランチ型のサイレンサと同様の作用を奏し、低周波領域でも図５の曲線１０５に示すように大きい減音作用が得られる。しかも音響管１３、１４を吸音材層１５の形状に合わせて折り曲げた構成としているから、従来の吸音材層を有するサイレンサの外観形状を変えることがないから、設置スペースに変化がない。また、サイレンサを多段に配置しなくとも低周波領域での大きい減音作用が得られるから、サイレンサを多段に配置する場合のように高周波領域での設備過剰という問題も発生することなく、コスト低減が可能となる。

上記構成のサイレンサ１０において、音響管１３、１３、音響管１４、１４と外枠板１６等の構造体との間に図示は省略するゴムシート等を介在させ防振絶縁することで、音響管１３、１３、音響管１４、１４における音響加振による振動の影響を低減することができる。また、上記サイレンサ１０では、断面に対して均等な減音量を得るために長手方向の音響管１３、１３と音響管１４、１４の配置を対角線上としているが、偏りや指向性のある音に対しては、片側に配置するのもよい。

図８は本発明に係るサイレンサ（セル型サイレンサ）の音響管の気流流路断面に対する配置状態を説明するための図である。サイレンサ２０の音響管２２、２２は、気流流路２１側は一端２２ａが開口（開口端２２ａ）し、反対側端２２ｂは閉塞（閉塞端２２ｂ）している。また、音響管２２、２２の中心線長さは減音の対象とする音波周波数の波長λのλ／４波長の長さである。音響管２２、２２の設置位置は気流流路２１の断面に対して対になるように配置する。また、音響管２２、２２は吸音材層２３内に配置され（音響管２２、２２の外周は吸音材層２３で覆われ）、サイレンサ２０の外観形状は、図１（ａ）の従来のサイレンサと変わらない。音響管２２、２２の配置は理想的には左右対称となるように配置するのが望ましい。また、音響管２２、２２の開口端２２ａ、２２ａの配置位置（取付け位置）は気流流路２１の角部（断面角部）とすることが有効的である。

図９は本発明に係るサイレンサ（セル型サイレンサ）の構成例を示す図で、図９（ａ）は横断面図（図９（ｂ）Ｈ−Ｈ断面）、図９（ｂ）は側断面図（図９（ａ）Ｇ−Ｇ断面）である。本サイレンサ３０は減音の対象とする音の周波数が複数ある場合で、気流流路３１に複数対（図では４対）の異なる音響管３２、３２、音響管３３、３３、音響管３４、３４、音響管３５、３５が配置されている。音響管３２、３５が減音対象とする音の周波数＝Ｆａ（Ｈｚ）、波長＝λａ、音響管３３、３４が減音対象とする音の周波数＝Ｆｂ（Ｈｚ）、波長＝λｂとする。音響管３２の中心線と音響管３５の中心線の長手方向の設置間隔をλａ／４とし、音響管３３の中心線と音響管３４の中心線の長手方向の間隔をλｂ／４とする。

対となる音響管３２、３２、音響管３３、３３、音響管３４、３４、音響管３５、３５のそれぞれは、サイレンサ３０の断面に対する減音の偏りを無くすため、開口端を上記と同様矩形状の気流流路３１の対角線上に配置する方が望ましい。図１０は図９に示すサイレンサの周波数に対する減音量の関係を示す図である。図１０において、曲線１０４は吸音材層３６による減音効果を、曲線４６は音響管３３、３４による減音効果を、曲線４７は音響管３２、３５による減音効果をそれぞれ示す。このように音響管３２、３５及び音響管３３、３４が減音対象とする周波数での減音量が大きくなる。

図１１は本発明に係るサイレンサ（セル型サイレンサ）の構成例を示す図で、図１１（ａ）は横断面図（図１１（ｂ）のＪ−Ｊ断面）、図１１（ｂ）は側断面図（図１１（ａ）のＩ−Ｉ断面）である。本サイレンサ４０は減音の対象とする音の減音性能をより高めるため減音対象とする周波数が同じ音響管を気流流路４１に複数対（図では３対）の音響管４２、４２、音響管４３、４３、音響管４４、４４で配置している。ここで音響管４２、４３、４４が減音対象とする音の周波数＝Ｆｃ（Ｈｚ）、波長＝λｃとする。音響管４２の中心線から音響管４３の中心線までの長手方向の間隔、音響管４３の中心線から音響管４４の中心線までの長手方向の設置間隔をそれぞれλｃ／４とし、連続して配置している。

上記構成のサイレンサにおいて、音響管の開口端の面積の大きさによって減音量が変化するため、必要減音量に合わせて音響管の開口端の口径（面積）を決定する。音響管の先端は閉塞しており、図４に示すサイドブランチと同様に減音対象周波数（共鳴周波数）では、先端部の音圧が最大となる。このため音響加振により振動が発生しサイレンサの外枠板に伝播することで、板振動により騒音が発生し減音量が十分得られない可能性がある。この対策として、音響管を開口端のみで固定し、音響管の周囲に吸音材を配置することにより、振動が伝わりにくい構造とすることが可能となる。また、このような構造とすることにより、低周波域の音の減音を目的とした音響管とその外周に高周波域の音の減音を目的とする吸音材層が存在することになり、周波数的にバランスの良い減音性能を有するサイレンサを構成できる。

音響管の開口端で気流音が発生した場合、開口端部に音は通すが気流は通さない、即ち音は透過するが気流は透過しない材料からなる膜を設置することにより、気流音の発生を防止できる。

図１２は本発明に係るサイレンサ（セル型サイレンサ）の構成例を示す図で、図１２（ａ）は横断面図、図１２（ｂ）はＫ部分の拡大図である。本サイレンサ５０は共鳴周波数を調整するために気流流路５１に一端が開口する対となる音響管５２、５２の長さを変化できるようにしている。ここでは音響管５２を分割構造とし、本体部５２ａに対して分割部５２ｂが矢印Ｌに示すようにスライドできる構造としている。共鳴周波数を調整する場合は、音響管５２の本体部５２ａに対して分割部５２ｂを矢印Ｌに示すようにスライドさせて所定の長さに調整し、固定具（ボルト等）５３により、分割部５２ｂを本体部に固定することにより、共鳴周波数を調整することができる。なお、図１２において、５４は吸音材層である。

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲、及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内において種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態例ではセル型サイレンサ（断面矩形状のサイレンサ）を例に説明したが、吸音材層の内部に気流流路に開口する対となる音響管を設置できる構成であれば、断面形状は円形としてもよく、円筒型、スプリッタ型のサイレンサ等にも本発明は適用できる。

従来の吸音材層を有するサイレンサの構成を示す図である。従来の吸音材層を有するサイレンサの周波数に対する減音量の関係を示す図である。従来の膨張型サイレンサの構成を示す図である。従来のサイドブランチ型のサイレンサの構成を示す図である。従来のサイドブランチ型のサイレンサの周波数に対する減音量の関係を示す図である。本発明に係るサイレンサの吸音材層を除いた内部構造を示す外観図である。本発明に係るサイレンサの内部構造を示す断面図である。本発明に係るサイレンサの音響管の気流流路に対する配置状態を示す断面図である。本発明に係るサイレンサの内部構造を示す断面図である。本発明に係るサイレンサ（図９に示す構成のサイレンサ）の周波数に対する減音量の関係を示す図である。本発明に係るサイレンサの内部構造を示す断面図である。本発明に係るサイレンサの内部構造を示す断面図である。

符号の説明

１０サイレンサ
１１気流流路
１２内枠
１３音響管
１４音響管
１５吸音材層
１６外枠板
１７端板
２０サイレンサ
２１気流流路
２２音響管
２３吸音材層
３０サイレンサ
３１気流流路
３２音響管
３３音響管
３４音響管
３５音響管
３６吸音材層
４０サイレンサ
４１気流流路
４２音響管
４３音響管
４４音響管
４５吸音材層
５０サイレンサ
５１気流流路
５２音響管
５３固定具
５４吸音材層

Claims

気流流路の外周を内枠と吸音材層で順次覆った構成のサイレンサにおいて、
前記吸音材層内部に前記気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を前記気流流路の内枠の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、該音響管を前記吸音材層の形状に合わせて折り曲げた構成としたことを特徴とするサイレンサ。
請求項１に記載のサイレンサにおいて、
前記対となる音響管を複数とし、
少なくとも２組の隣接する対となる音響管の前記気流流路への開口が互いに該気流流路断面の対角線の両端に位置することを特徴とするサイレンサ。
請求項１に記載のサイレンサにおいて、
前記対となる音響管を複数とし、
少なくとも２組の隣接する対となる音響管の前記気流流路への開口が互いに該気流流路の断面の一方側に位置することを特徴とするサイレンサ。
気流流路の外周を内枠と吸音材層と外枠で順次覆った構成のサイレンサにおいて、
前記吸音材層内部に前記気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を前記気流流路の内枠の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、前記音響管の固定は該音響管の前記気流流路に開口する一端のみとし、前記音響管を該音響管と前記外枠との間にゴムシートを介在させて前記吸音材の形状に合わせて折り曲げた構成としたことを特徴とするサイレンサ。
気流流路の外周を吸音材層で覆った構成のサイレンサにおいて、
前記吸音材層内部に前記気流流路に一端が開口する対となる音響管を設けると共に、該音響管を前記気流流路の外周に沿って該気流流路の気流方向に対して直角に配置し、前記音響管を前記吸音材の形状に合わせて折り曲げた構成とし、共鳴周波数を調整するために前記音響管の長さが可変であることを特徴とするサイレンサ。
請求項５に記載のサイレンサにおいて、
前記音響管を分割構造とし、本体部に対して分割部がスライドできる構造とすることで、前記音響管の長さが可変であることを特徴とするサイレンサ。