JP6836975B2 - 消音システム - Google Patents
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Description
特許文献2には、消音容器と、消音容器の屋外側の開口に取り付けられた減音装置とにより構成された消音換気装置において、減音装置を給気筒と、共鳴音吸音材とより構成し、給気筒の屋内側(消音容器側)の先端に有孔筒を設置し、有孔筒の周囲に共鳴音吸音材を配置することが記載されている。
消音装置は、仕切部と仕切部の一方の表面に沿って仕切部の表面から離間して設置された化粧板との間の空間において、管状部材の一方の端部側に配置され、
消音装置と管状部材との間、および、消音装置と化粧板との間の少なくとも一方に弾性体または粘弾性体が配置されている消音システムを提供する。
消音器は、第1挿入部の一方の端面と第2挿入部の一方の端面との間に接続され、
弾性体または粘弾性体は、第1挿入部の外周面と管状部材の内周面との間、および、第2挿入部の外周面と化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されていることが好ましい。
消音器の一方の端面は挿入部の一方の端面に接続され、消音器の他方の端部は化粧板に形成された開口穴内に挿入され、
弾性体または粘弾性体は、挿入部の外周面と管状部材の内周面との間、および、消音器の他方の端部の外周面と化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されていることが好ましい。
連通部の壁面には、開口部が形成され、
消音器は、連通部の外周面上に配置され、
消音器の内部空間と管状部材の内部空間とは開口部によって連通され、
弾性体または粘弾性体は、連通部の一方の端部の外周面と管状部材の内周面との間、および、連通部の他方の端部の外周面と化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されていることが好ましい。
消音器は、空洞部および空洞部と外部とを連通する開口部を有し、挿入部の一方の端面に接続され、
吸音材は、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、
消音器の開口部は、管状部材の中心軸側を向いて配置されており、
挿入部は、中心軸を管状部材の中心軸に一致させて配置されており、
消音器内の音波の進行方向における空洞部の深さLdは、管状部材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管状部材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を満たし、
弾性体または粘弾性体は、挿入部の外周面と管状部材の内周面との間、および、消音器の他方の端部の外周面と化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されていることが好ましい。
消音器は、空洞部および空洞部と外部とを連通する開口部を有し、挿入部の一方の端面に接続され、
吸音材は、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、
消音器の開口部は、管状部材の中心軸側を向いて配置されており、
挿入部は、中心軸を管状部材の中心軸に一致させて配置されており、
消音器内の音波の進行方向における空洞部の深さLdは、管状部材の軸方向における開口部の幅Loよりも大きく、
消音器の開口部の面積をS1、空洞部の内壁の表面積をSdとすると、面積Sdに対する面積S1の割合S1/Sdは、0<S1/Sd<40%を満たし、
弾性体または粘弾性体は、挿入部の外周面と管状部材の内周面との間、および、消音器の他方の端部の外周面と化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されていることが好ましい。
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、「全体」および「全周」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。
また、本明細書において、「消音」とは騒音を消し、「防音」とは騒音を防ぎ、「吸音」とは騒音を吸収することを意味するが、いずれも技術分野で許容される誤差範囲を含むものとする。例えば、「消音」とは、騒音を100%消す場合の他、例えば、99%以上、95%以上、または90%以上の騒音を消す場合等を含むものとする。「防音」および「吸音」についても同様である。
図1は、本発明の消音システムの模式的な構成を表す第1実施形態の断面図である。図1に示す消音システム30は、コンクリート壁32を貫通して通気スリーブ34が設置され、消音装置36が通気スリーブ34に設置された構成を有する。
本実施形態において、第1空間は室外空間であり、第2空間は室内空間である。ただし、これに限定されず、例えば、第1空間および第2空間の両方が室内空間であってもよいし、両方が室外空間であってもよい。
通気スリーブ34の軸方向の長さはコンクリート壁32の厚みと同じであり、通気スリーブ34の外径はコンクリート壁32に形成された貫通穴の内径と同じである。通気スリーブ34は、コンクリート壁32に形成された貫通穴の中に嵌め込まれて設置されている。
第1挿入部40Aおよび第2挿入部40Bは、両端が開放された筒状の部材である。
消音器42は、両端面の中央部が開放された筒状の拡張型の消音器であり、内径が第1挿入部40Aおよび第2挿入部40Bの内径よりも拡張された拡張部を有する。消音器42は、第1挿入部40Aと第2挿入部40Bとの間、さらに詳しくは、第1挿入部40Aの軸方向の一方(第2空間側)の端面と第2挿入部40Bの軸方向の一方(第1空間側)の端面との間に接続されている。
本発明において、拡張型の消音器とは、内径が通気スリーブの内径よりも大きい拡張部を備える筒状の消音器のことを言う。
また、図2に示すように、第1挿入部40Aおよび第2挿入部40Bの内径φ1は88mmである。消音器42の内径φ2は140mmであり、通気スリーブ34の内径よりも大きい。また、第1挿入部40Aの軸方向の長さL1は30mmである。消音器42の軸方向の長さL2は、化粧板38とコンクリート壁32との間の距離と同じ109mmである。第2挿入部40Bの軸方向の長さL3は、化粧板38の厚みと同じ10mmである。
消音装置36と化粧板38との間のみを固定する場合、消音装置36の振動を化粧板38によって直接的に抑制することができる。一方、消音装置36の第1挿入部40Aの外周面と通気スリーブ34の内周面との間には弾性体または粘弾性体が配置されていないため、弾性体または粘弾性体の厚みの分だけ第1挿入部40Aおよび第2挿入部40Bの外径および内径を小さくする必要がなく、通気スリーブ34の開口を大きくすることができ、圧力損失を低減することができる。
また、消音装置36と化粧板38との間、および、消音装置36と通気スリーブ34との間の両方を固定する場合、消音装置36をより強固に固定することができ、消音装置36の振動をより確実に抑制することができる。
損失係数は、JIS G 0602:1993に準ずる片持梁法または中央加振法により測定することができる。例えば、リオン株式会社製の損失係数測定システムを用いて損失係数の測定を行うことができる。
図3は、本発明の消音システムの模式的な構成を表す第2実施形態の断面図である。
第2実施形態の消音システム50において、コンクリート壁32および通気スリーブ34の構成は第1実施形態の場合と同じである。
連通部60は、両端が開放された筒状の部材であり、その壁面には、開口部64が形成されている。
消音器62は、ヘルムホルツ共鳴器(共鳴型の消音器)であり、連通部60の外周面上に配置されている。ヘルムホルツ共鳴器は、連通部60の壁面に形成された開口部64の背面に閉空間(内部空間)が形成された構造である。つまり、消音器62の内部空間と通気スリーブ34の内部空間(音場空間)とは、連通部60の壁面に形成された開口部64によって連通されている。
本発明において、共鳴型の消音器とは、例えば、通気スリーブの第一共鳴の共鳴周波数の音を消音する消音器のことを言う。
また、共鳴型の消音器62として、略直方体形状の1以上の消音器を連通部60の外周面上に配置し、連通部60の壁面に各々の消音器に対応する任意の形状の開口部64を形成してもよい。あるいは、共鳴型の消音器62として、ドーナツ形状の消音器を連通部60の外周面上に配置し、開口部64を消音器の壁面の全周にわたってスリット状に形成してもよい。
また、連通部60の壁面に形成された開口部64の面積は、6940mm2であり、その半径方向の長さ、つまり、連通部60の壁面の厚みは、3mmである。消音器62の内部空間の体積は、821840mm3である。
ここで、連通部60の壁面に形成された開口部64の面積は、この開口部64を通る連通部60の中心軸を軸とする円周面における面積である。
弾性体または粘弾性体68の種類および厚みは、第1実施形態で使用したものと同じである。
また、第2実施形態の消音システム50においては、弾性体または粘弾性体68によって消音装置56と化粧板38との間のみが固定されている。つまり、通気スリーブ34と消音装置56との間は弾性体または粘弾性体によって固定されていない。従って、第1実施形態の消音システム30の場合と比べて、弾性体または粘弾性体の厚みの分だけ連通部60の外径および内径を大きくすることができるため、通気スリーブ34の開口を大きくすることができ、圧力損失を低減することができる。
図4は、本発明の消音システムの模式的な構成を表す第3実施形態の断面図である。
第3実施形態の消音システム70においても、コンクリート壁32および通気スリーブ34の構成は第1実施形態の場合と同じである。
挿入部80は、両端が開放された筒状の部材である。
消音器82は、両端面の中央部が開放された筒状の拡張型の消音器であり、内径が挿入部80の内径よりも拡張された拡張部を有する。消音器82の軸方向の一方(第1空間側)の端面は挿入部80の軸方向の一方(第2空間側)の端面に接続されている。
また、消音器82には、拡張部の空間内の全体にわたって吸音材84が配置されている。なお、吸音材84は、消音装置76の内部空間のどの位置に配置してもよいが、圧力損失を低減するために拡張部の空間内のみに配置するのが好ましい。消音器82の他方(第2空間側)の端面は、これ以外の消音器本体から取り外し可能である。このような構造にすることにより、消音器本体から消音器82の他方の端面を取り外した場合に拡張部の空間内に配置された吸音材84を交換することが可能である。
弾性体または粘弾性体88の種類および厚みは、第1実施形態で使用したものと同じである。
また、第3実施形態の消音システム70においても、第2実施形態の場合と同様に、通気スリーブ34の開口を大きくすることができ、圧力損失を低減することができる。
さらに、第3実施形態の消音システム70においては、弾性体または粘弾性体88によって消音器82と化粧板38との間が固定されている。つまり、消音器82の他方の端面は化粧板38によって覆われていない。また、消音器82の他方の端面は消音器本体から取り外し可能である。従って、消音器82の他方の端面を消音器本体から取り外して吸音材84を容易に交換することが可能となる。
図5は、本発明の消音システムの模式的な構成を表す第4実施形態の断面図である。図5に示す消音システム10は、コンクリート壁12を貫通して通気スリーブ14が設置され、消音装置16が通気スリーブ14に設置された構成を有する。
第4実施形態の消音システム10において、コンクリート壁12および通気スリーブ14の構成は、第1実施形態のコンクリート壁32および通気スリーブ34の場合と同じである。
挿入部20は、両端が開放された筒状の部材である。挿入部20の外径は、通気スリーブ14の内径よりもわずかに小さく、通気スリーブ14内に挿入可能である。
本発明において、吸収型の消音器とは、音エネルギーを熱エネルギーに変換して消音を行う消音器のことを言う。
これにより、消音器22の開口部26は、通気スリーブ14の開口端補正距離内の空間に配置されている。
また、軸方向における消音器22の開口部26の位置にも限定はない。開口部26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。
空洞部24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5に示す例において、空洞部24は軸方向に延在しているため、空洞部24内における音波の進行方向は軸方向(図5中左右方向)である。従って、空洞部24の深さLdは、軸方向における開口部26の中心位置から空洞部24の遠い側(第2空間側)の端面までの長さである。
また、通気スリーブ14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(周波数帯域)の音を選択的に消音するものである。
同様に、消音器22による消音の原理は音波の波長に依存しないので、通気スリーブ14の長さおよび形状等が異なる場合でも、防音性能を発現させることができ、通気スリーブ14に合わせた設計が不要であり汎用性が高い。
また、消音器22による消音の原理は音波の波長に依存しないので、広い周波数帯域の音を消音することができる。
なお、通気スリーブ14の半径方向の位置によって空洞部24の面積が異なる場合には、空洞部24の面積S0は、各位置での面積の平均値である。
また、開口部26の面積S1は、開口が最小となる面積である。
また、軸方向に平行な断面において、空洞部24の深さ方向に直交する方向の空洞部24の幅Lw(図5参照)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、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する。
弾性体または粘弾性体28の種類および厚みは、第1実施形態で使用したものと同じである。
また、第4実施形態の消音システム10においては、消音器22の他方の端部の外周面と化粧板18の内周面との間を弾性体または粘弾性体28によって固定するため、消音装置16の中でも特に大きく振動する消音器22自体の振動を直接的に抑制し、消音装置16の振動を効果的に抑制することができる。
また、消音装置16は、複数の消音器22を有する構成としてもよい。例えば、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26が配置される構成としてもよい。
次に、消音システムを実際に作製し、透過音圧を実測して防音性能を評価した結果について説明する。
図7の左側は軸方向に平行な断面における消音装置90の断面図であり、右側は軸方向に垂直な断面における消音装置90の断面図である。消音装置90は、アクリル樹脂製であり、挿入部92と、消音器94とを有する。
消音器94は、挿入部92の外周面上に配置されていること以外、図5に示す消音器22と同様のL字型の吸収型の消音器である。消音器94の軸方向の一方(図7中左側)の端部には、消音器94の内部空間(空洞部)と挿入部92の内部空間とを連通する開口部96が、消音器94の中心軸(挿入部92の中心軸)の方向を向くように、消音器94の壁面(挿入部92の壁面)の全周にわたってスリット状に形成されている。
特に、共鳴型の消音器は、共鳴周波数の音に共鳴して大きく振動することから、本発明の消音システムを適用することによって大きな制振効果および騒音の抑制効果を得ることができる。
つまり、第2実施形態において、弾性体または粘弾性体は、連通部60の一方の端部の外周面と通気スリーブ34の内周面との間、および、連通部60の他方の端部の外周面と化粧板38に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置することができる。
第3実施形態において、弾性体または粘弾性体は、挿入部80の外周面と通気スリーブ34の内周面との間、および、消音器82の他方の端部の外周面と化粧板38に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置することができる。
第4実施形態において、弾性体または粘弾性体は、挿入部20の外周面と通気スリーブ14の内周面との間、および、消音器22の他方の端部の外周面と化粧板18に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置することができる。
また、第1実施形態および第2実施形態において、第3実施形態の場合と同様に、消音器の内部に吸音材を配置してもよい。一方、第3実施形態において、吸音材を配置しない構成としてもよい。
12、32 コンクリート壁
14、34、104 通気スリーブ
16、36、56、76、90 消音装置
18、38 化粧板
20、80、92 挿入部
22、42、62、82、94 消音器
24 空洞部
26、64、96 開口部
28、48A、48B、68、88 弾性体または粘弾性体
40A 第1挿入部
40B 第2挿入部
60 連通部
84 吸音材
98 カバー部材
Claims (8)
- 第1空間と第2空間とを仕切る仕切部を貫通して管状部材が設置され、前記管状部材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、前記仕切部と前記仕切部の一方の表面に沿って前記仕切部の表面から離間して設置された化粧板との間の空間において、前記管状部材の一方の端部側に配置され、
前記消音装置と前記管状部材との間、および、前記消音装置と前記化粧板との間の少なくとも一方に弾性体または粘弾性体が配置され、
前記消音装置は、内径が前記管状部材の内径よりも大きい拡張部を備える筒状の拡張型の消音器と、前記管状部材内に挿入された筒状の第1挿入部と、前記化粧板に形成された開口穴内に挿入された筒状の第2挿入部とを有し、
前記消音器は、前記第1挿入部の一方の端面と前記第2挿入部の一方の端面との間に接続され、
前記弾性体または前記粘弾性体は、前記第1挿入部の外周面と前記管状部材の内周面との間、および、前記第2挿入部の外周面と前記化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されている消音システム。 - 第1空間と第2空間とを仕切る仕切部を貫通して管状部材が設置され、前記管状部材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、前記仕切部と前記仕切部の一方の表面に沿って前記仕切部の表面から離間して設置された化粧板との間の空間において、前記管状部材の一方の端部側に配置され、
前記消音装置と前記管状部材との間、および、前記消音装置と前記化粧板との間の少なくとも一方に弾性体または粘弾性体が配置され、
前記消音装置は、内径が前記管状部材の内径よりも大きい拡張部を備える筒状の拡張型の消音器と、前記管状部材内に挿入された筒状の挿入部とを有し、
前記消音器の一方の端面は前記挿入部の一方の端面に接続され、前記消音器の他方の端部は前記化粧板に形成された開口穴内に挿入され、
前記弾性体または前記粘弾性体は、前記挿入部の外周面と前記管状部材の内周面との間、および、前記消音器の他方の端部の外周面と前記化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されている消音システム。 - 前記消音装置は、さらに、前記拡張部の空間内に配置された吸音材を有する請求項2に記載の消音システム。
- 前記消音器の他方の端面は、前記消音器の他方の端面以外の消音器本体から取り外し可能であり、前記消音器本体から前記消音器の他方の端面を取り外した場合に前記拡張部の空間内に配置された吸音材を交換可能である請求項3に記載の消音システム。
- 第1空間と第2空間とを仕切る仕切部を貫通して管状部材が設置され、前記管状部材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、前記仕切部と前記仕切部の一方の表面に沿って前記仕切部の表面から離間して設置された化粧板との間の空間において、前記管状部材の一方の端部側に配置され、
前記消音装置と前記管状部材との間、および、前記消音装置と前記化粧板との間の少なくとも一方に弾性体または粘弾性体が配置され、
前記消音装置は、前記管状部材の第一共鳴の共鳴周波数の音を消音する共鳴型の消音器と、一方の端部が前記管状部材内に挿入され、他方の端部が前記化粧板に形成された開口穴内に挿入された筒状の連通部とを備え、
前記連通部の壁面には、開口部が形成され、
前記消音器は、前記連通部の外周面上に配置され、
前記消音器の内部空間と前記管状部材の内部空間とは前記開口部によって連通され、
前記弾性体または前記粘弾性体は、前記連通部の一方の端部の外周面と前記管状部材の内周面との間、および、前記連通部の他方の端部の外周面と前記化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されている消音システム。 - 第1空間と第2空間とを仕切る仕切部を貫通して管状部材が設置され、前記管状部材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、前記仕切部と前記仕切部の一方の表面に沿って前記仕切部の表面から離間して設置された化粧板との間の空間において、前記管状部材の一方の端部側に配置され、
前記消音装置と前記管状部材との間、および、前記消音装置と前記化粧板との間の少なくとも一方に弾性体または粘弾性体が配置され、
前記消音装置は、音エネルギーを熱エネルギーに変換して消音を行う吸収型の消音器と、前記管状部材内に挿入された筒状の挿入部と、吸音材と、を備え、
前記消音器は、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、前記挿入部の一方の端面に接続され、
前記吸音材は、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、
前記消音器の前記開口部は、前記管状部材の中心軸側を向いて配置されており、
前記挿入部は、中心軸を前記管状部材の中心軸に一致させて配置されており、
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、前記管状部材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管状部材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を満たし、
前記弾性体または前記粘弾性体は、前記挿入部の外周面と前記管状部材の内周面との間、および、前記消音器の他方の端部の外周面と前記化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されている消音システム。 - 第1空間と第2空間とを仕切る仕切部を貫通して管状部材が設置され、前記管状部材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、前記仕切部と前記仕切部の一方の表面に沿って前記仕切部の表面から離間して設置された化粧板との間の空間において、前記管状部材の一方の端部側に配置され、
前記消音装置と前記管状部材との間、および、前記消音装置と前記化粧板との間の少なくとも一方に弾性体または粘弾性体が配置され、
前記消音装置は、音エネルギーを熱エネルギーに変換して消音を行う吸収型の消音器と、前記管状部材内に挿入された筒状の挿入部と、吸音材と、を備え、
前記消音器は、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、前記挿入部の一方の端面に接続され、
前記吸音材は、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、
前記消音器の前記開口部は、前記管状部材の中心軸側を向いて配置されており、
前記挿入部は、中心軸を前記管状部材の中心軸に一致させて配置されており、
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、前記管状部材の軸方向における前記開口部の幅Loよりも大きく、
前記消音器の開口部の面積をS1、前記空洞部の内壁の表面積をSdとすると、面積Sdに対する面積S1の割合S1/Sdは、0<S1/Sd<40%を満たし、
前記弾性体または前記粘弾性体は、前記挿入部の外周面と前記管状部材の内周面との間、および、前記消音器の他方の端部の外周面と前記化粧板に形成された開口穴の内周面との間の少なくとも一方に配置されている消音システム。 - 前記弾性体または粘弾性体の損失係数が0.01以上である請求項1ないし7のいずれか一項に記載の消音システム。
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