JP5947606B2 - 消音器 - Google Patents

Description

本発明は、音源に連通する通風路を設けると共に、前記通風路に沿った側壁部に吸音層部を設けた消音器に関する。

従来、蒸気復水器、冷却塔、空調室外機などの騒音源に対して、通風路を確保して空気の流れを妨げることなく騒音を低減させる消音器として、前記吸音層部に、１／４波長音響管を設ける技術（例えば、特許文献１〜３参照）や、グラスウールやロックウールなどの繊維系材料や連続気泡を有するポリウレタンフォームなどの発泡樹脂材料から成る多孔質吸音材を設ける技術（周知慣用技術である）などが考えられている。

特表２０００−５１２３６９号公報 特開２００５−３１５０８７号公報 特開２００３−２１６１５９号公報

一般的に、消音器は、音響透過損失の性能を向上させるための対策として、吸音層部に吸音性能の高い材料を使用する。消音器の長さを長くする。通風路の幅を狭くする。吸音層部の厚さを大きくする。などで対応しているが、低周波音の遮音性能を上げるのが困難である。
そこで、吸音層部の吸音性能を上げる手段として、上述した従来の前者の技術は、音響管それぞれが周波数選択性を有するために、低周波帯域においても幅広い周波数を吸収することができず、例えば、１００Ｈｚの１／４波長で８５ｃｍ、５０Ｈｚの１／４波長で１７０ｃｍと対象周波数が低くなればなるほど長い波長に対応するための長い音響管が必要となり、現実的ではない。
また、後者の技術は、グラスウールなどの多孔質吸音材によって低周波帯域の音を吸収させるには、例えば、４００Ｈｚで４０ｍｍ、１６０Ｈｚで１００ｍｍ以上、もしくは２５０Ｈｚで６５ｍｍ以上の厚みにしなければ０．８以上の吸音率を得ることができず、低周波帯域の吸音性を上げるためには厚みを大きくする必要が有り、消音器そのものが大型になる欠点がある。

従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、吸音層部の厚みを大きくすることなく低周波帯域の遮音特性を向上させる消音器を提供するところにある。

本発明の第１の特徴構成は、音源に連通する通風路を設けると共に、前記通風路に沿った側壁部に吸音部を設けた消音器であって、前記吸音部には、前記通風路に沿った面を有する可撓性の非通気性被覆層部と、その非通気性被覆層部に対して風路とは反対側に積層した弾性材層部とを備えた低周波音吸収部材を保持し、前記非通気性被覆層部は、弾性材層部の表面に可撓性のある非通気性の膜を接着し、前記非通気性の膜として厚さ０．１〜３ｍｍの樹脂膜を使用したところにある。

本発明の第１の特徴構成によれば、通風路を通して音源と外気とを流通する空気に、音源からの発生音が乗る場合に、従来の消音器では特に吸音性が悪かった低周波帯域の音は、通風路に沿った可撓性の非通気性被覆層部が受け止め、風路とは反対側に積層した弾性材層部と共に振動しながらその振動エネルギーを吸収することにより低周波帯域の音が吸収される。
従って、低周波音吸収部材の厚みを上げずとも低周波帯域の吸音性能を上げることができる。

本発明の第２の特徴構成は、音源に連通する通風路を設けると共に、前記通風路に沿った側壁部に吸音部を設けた消音器であって、前記吸音部には、前記通風路に沿った面を有する可撓性の非通気性被覆層部と、その非通気性被覆層部に対して風路とは反対側に積層した弾性材層部とを備えた低周波音吸収部材を保持し、前記非通気性被覆層部は、弾性材層部の表面に可撓性のある非通気性の膜を接着し、前記非通気性の膜として厚さ、０．０１〜０．２ｍｍの金属膜を使用したところにある。

本発明の第３の特徴構成は、前記非通気性の膜と接着する弾性材層部は、密度１６ｋｇ／ｍ³〜９６ｋｇ／ｍ³のグラスウール層である。

本発明の第４の特徴構成は、前記非通気性被覆層部は、面密度が１〜１０ｋｇ／ｍ²の材料であるところにある。

本発明の第４の特徴構成によれば、非通気性被覆層部の面密度が１〜１０ｋｇ／ｍ²にすることにより、減衰比が０．１５〜０．２５程度でオクターブバンドの１２５Ｈｚ以下の低周波音域において、ピークの吸音率を１．０とすることができる。
従って、１２５Ｈｚ以下の低音域においての吸音性能を上げることが可能となる。

本発明の第５の特徴構成は、前記非通気性被覆層部は、面密度が２〜１０ｋｇ／ｍ²の材料であるところにある。

本発明の第５の特徴構成によれば、非通気性被覆層部の面密度が２〜１０ｋｇ／ｍ²にすることにより、減衰比が０．１５〜０．２５程度でオクターブバンドの６３Ｈｚ以下の低周波音域において、ピークの吸音率を１．０とすることができる。
従って、６３Ｈｚ以下の低音域においての吸音性能を上げることが、より実現可能となる。

本発明の第６の特徴構成は、前記非通気性被覆層部に対して風路とは反対側に積層した弾性材層部は、密度１６ｋｇ／ｍ³〜９６ｋｇ／ｍ³のグラスウール層、ロックウール、発泡ポリウレタン樹脂の中から選択された１種の弾性があって可撓性を阻害しないものから成る。

本発明の消音器の全体斜視図である。 本発明の消音器の横断面図である。 要部横断面図である。 要部横断面図である。 （ａ）は別実施例の要部横断面図、（ｂ）は音響透過損失を表すグラフである。 第１実施例と第２実施例の要部横断面図と、それぞれの実施例に対応する低周波音域での吸音率を表すグラフである。 吸音周波数変化に対する面密度の変化を表すグラフである。

以下に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図２に示すように、剛壁を形成する金属製の筒状ケーシング１内に、音源に連通する通風路２として、第１通風路２Ａと第２通風路２Ｂを２列設けると共に、夫々の通風路２に沿った側壁部の内で互いに対向する部分に、吸音部３を設けて消音器４を構成してある。

前記側壁部は、筒状ケーシング１の互いに対向する内面に設けた第１側壁部５と第２側壁部６の他に、２列の第１、第２通風路２Ａ，２Ｂ間に形成した第３側壁部７を設けてある。
図２〜図４に示すように、前記吸音部３には、通風路２に沿った面を有する可撓性の非通気性被覆層部９と、その非通気性被覆層部９に風路とは反対側に積層した弾性材層部８とを備えた低周波音吸収部材１０を保持してある。つまり、図４に示すように、第１側壁部５及び第２側壁部６には、夫々ケーシング１の内側にグラスウール等の繊維材やポリウレタンフォームなどの発泡樹脂からなる多孔質材料の弾性材層部８を配置し、その弾性材層部８の更に内側に、非通気性被覆層部９を積層して低周波音吸収部材１０を形成し、その低周波音吸収部材１０をパンチングメタルや金網などの通気性支持部材１１で第１側壁部５と第２側壁部６に保持してある。

第１側壁部５と第２側壁部６との間の第３側壁部７には、図３に示すように、前記弾性材層部８の両面側に、前記非通気性被覆層部９を夫々積層化した低周波音吸収部材１０を設け、その低周波音吸収部材１０の両面側に夫々前記と同様の通気性支持部材１１をケーシング１に固定して、第３側壁部７を保持形成してある。
従って、第１側壁部５と第２側壁部６においては、夫々のケーシング１が剛壁面を形成し、その剛壁面が低周波音吸収部材１０の支持部材の役目をしながら音反射面の役目もしており、第３側壁部７では、弾性材層部８の層厚の中間位置が仮想の剛壁面を形成することになる。

前記非通気性被覆層部９は、１〜１０ｋｇ／ｍ²の面密度を有し（望ましくは２〜１０ｋｇ／ｍ²）、密度１６ｋｇ／ｍ³〜９６ｋｇ／ｍ³のグラスウール層１２の表面にシリコン系樹脂からなる樹脂膜１３を接着して形成してなり、前記弾性材層部８を密度１６ｋｇ／ｍ³〜９６ｋｇ／ｍ³のグラスウール層１４によって形成して、６３〜１２５Ｈｚの低周波音域において高い吸音特性を備えさせてある。
尚、非通気性被覆層部９における面密度は、図７に示すように、減衰比が０．１５〜０．２５程度である場合、オクターブバンド６３Ｈｚ帯域において、ピークの吸音率１．０とするには、非通気性被覆層部９の質量を、２〜３ｋｇ／ｍ²程度にすればよい。
結局、１２５Ｈｚ以下の吸音率を向上させるには、面密度１〜１０ｋｇ／ｍ²ということになり、６３Ｈｚ以下の吸音率の向上には、面密度２〜１０ｋｇ／ｍ²にすればよい。

上記実施形態のように、通風路２に面する側に前記非通気性被覆層部９を配置するとともに、その非通気性被覆層部９の背面に弾性材層部８を積層し、非通気性被覆層部９は通風路２側にシリコン系樹脂の樹脂膜１３を接着したグラスウール層１２からなるものを使用して、図２における吸音部３の厚み３００ｍｍ、通風路２の厚み３００ｍｍ、通風路２の長さ１５００ｍｍの消音器４における１／３オクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）の音響透過損失（ｄＢ）を測定して、その結果をグラフ（図５（ｂ））中の折れ線Ｂに示した。
尚、比較例として、従来のグラスウールのみからなる吸収部材で吸音部３を形成したものも音響透過損失を測定して図５（ｂ）の折れ線Ａに示した。
つまり、図５（ｂ）によると、特に１６０Ｈｚ以下の低周波音域においてグラスウールのみからなる比較例よりも音響透過損失が上昇し、低周波音の遮音性に優れた消音器４を提供できることが明確である。

弾性材層部８に対し通風路２側に前記非通気性被覆層部９を配置するに、その非通気性被覆層部９をグラスウール層１２をシリコン系樹脂の樹脂膜１３よりも通風路２側になるように反転させて配置して、１／３オクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）の音響透過損失（ｄＢ）を測定して、その結果をグラフ(図６)中の折れ線Ｃとして前記折れ線Ｂと共に示した。
つまり、グラスウール層１２を樹脂膜１３よりも通風路２側になるように配置した場合、７０Ｈｚ付近で垂直入射吸音率が略１．０になる性能は変わらず、２００Ｈｚ以上で吸音率が少し上昇する。

前記実施例１の構造に対し、図５（ａ）に示すように、更に通風路２側に、グラスウール層１５を追加配置して、前記と同様に、音響透過損失（ｄＢ）を測定してグラフ(図５（ｂ）)中に折れ線Ｄを示した。
つまり、低周波域のみならず２００から１０００ヘルツの中周波音域の吸音性能に改善が見られた。

〔別実施形態〕
以下に他の実施の形態を説明する。
〈１〉 前記非通気性被覆層部は、グラスウール層１２の表面に樹脂膜１３を接着したもの以外に、樹脂シートのみから成るものでもよくその樹脂膜または樹脂シートは、前述のシリコン系樹脂以外に、可撓性のあるもので非通気性の被覆層を形成するものであれば、合成ゴムやエポキシ系ゴムなどのゴム材料、アルミニウム箔などの金属膜やシリコン系以外のアクリル樹脂やＰＶＣ樹脂などの樹脂、または、金属膜と樹脂とのラミネート、金属膜とゴムとの積層体でもよい。膜の厚さは、ゴム、アクリル樹脂、ＰＶＣの場合は、０．１〜３ｍｍ、金属膜の場合には、０．０１〜０.２ｍｍが良い。尚、樹脂膜１３を接着したグラスウール層１２は、バネ弾性を有して弾性材層部としての機能も兼ね備えるものでもよい。ゴム材としては、シリコーンゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素ゴム、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、エピクロロヒドリンゴム、多硫化ゴム、ポリオレフィンのうちから選択されたいずれかのゴムを使用でき、ヤング率は、室温下で０．２×１０⁶（Ｎ／ｍ²）〜５×１０⁶（Ｎ／ｍ²）の範囲とするのが好ましい。
〈２〉 前記弾性材層部は、グラスウール以外にロックウール等の繊維材や、発泡ポリウレタン樹脂などの発泡樹脂でもよく、弾性があって可撓性を阻害しないものであればよい。
〈３〉 前記通風路２は、２列に限らず１列でもよく、また、３列以上あってもよい。
〈４〉 通気性支持部材１１は、金属製以外に、保形性のある硬質合成樹脂であっても良い。
〈５〉 前記の実施例１〜３に示した例においても、吸音部３における部材の厚みや幅、長さを増加させれば遮音性能は上昇する。

尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

２ 通風路
３ 吸音部
８ 弾性材層部
９ 非通気性被覆層部
１０ 低周波音吸収部材

Claims (6)

1. 音源に連通する通風路を設けると共に、前記通風路に沿った側壁部に吸音部を設けた消音器であって、
   前記吸音部には、前記通風路に沿った面を有する可撓性の非通気性被覆層部と、その非通気性被覆層部に対して風路とは反対側に積層した弾性材層部とを備えた低周波音吸収部材を保持し、
   前記非通気性被覆層部は、弾性材層部の表面に可撓性のある非通気性の膜を接着し、前記非通気性の膜として厚さ０．１〜３ｍｍの樹脂膜を使用してある消音器。
2. 音源に連通する通風路を設けると共に、前記通風路に沿った側壁部に吸音部を設けた消音器であって、
   前記吸音部には、前記通風路に沿った面を有する可撓性の非通気性被覆層部と、その非通気性被覆層部に対して風路とは反対側に積層した弾性材層部とを備えた低周波音吸収部材を保持し、
   前記非通気性被覆層部は、弾性材層部の表面に可撓性のある非通気性の膜を接着し、前記非通気性の膜として厚さ、０．０１〜０．２ｍｍの金属膜を使用してある消音器。
3. 前記非通気性の膜と接着する弾性材層部は、密度１６ｋｇ／ｍ³〜９６ｋｇ／ｍ³のグラスウール層である請求項１または２に記載の消音器。
4. 前記非通気性被覆層部は、面密度が１〜１０ｋｇ／ｍ²の材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載の消音器。
5. 前記非通気性被覆層部は、面密度が２〜１０ｋｇ／ｍ²の材料である請求項１〜３のいずれか１項に記載の消音器。
6. 前記非通気性被覆層部に対して風路とは反対側に積層した弾性材層部は、密度１６ｋｇ／ｍ³〜９６ｋｇ／ｍ³のグラスウール層、ロックウール、発泡ポリウレタン樹脂の中から選択された１種の弾性があって可撓性を阻害しないものから成る請求項１〜５のいずれか１項に記載の消音器。

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