JP6899278B2 - Silencer - Google Patents

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本発明は、通気経路を伝播する騒音を低減する消音装置に関する。特に、本発明は、通気経路中に設けられた拡張チャンバを備える消音装置に関する。 The present invention relates to a muffling device that reduces noise propagating in a ventilation path. In particular, the present invention relates to a silencer with an expansion chamber provided in the ventilation path.

自動車用内燃機関の吸気システムや、空調システム・冷却風送風システムなどの送風管(いわゆる通気ダクト、送風ダクトや、通気ホースなど)において、エンジンやファンやモータなどを騒音源とする騒音が送風管路内を伝播したり、送風管に気柱共鳴が発生したりするので、かねてから騒音の低減が望まれていた。 In the intake system of internal combustion engines for automobiles and the ventilation pipes (so-called ventilation ducts, ventilation ducts, ventilation hoses, etc.) of air conditioning systems and cooling air ventilation systems, the noise from the engine, fan, motor, etc. is the ventilation pipe. It has long been desired to reduce noise because it propagates in the path and air column resonance occurs in the air duct.

こうした吸気システムや送風管の通気経路を伝播する騒音に対する消音要素として、拡張チャンバを設ける技術が周知である。通気経路の断面が急変する拡張チャンバを設けることにより、通気断面積が急変する部分でのインピーダンス変化により、騒音の伝播が抑制される。しかしながら、拡張チャンバ技術では、特定の周波数領域の騒音を効率的に消音することは難しかった。 A technique of providing an expansion chamber as a sound deadening element for noise propagating in the ventilation path of such an intake system or a blower pipe is well known. By providing the expansion chamber in which the cross section of the ventilation path changes suddenly, the propagation of noise is suppressed due to the impedance change in the portion where the cross section of the ventilation changes suddenly. However, with the expansion chamber technology, it has been difficult to efficiently eliminate noise in a specific frequency region.

また、通気経路の特定周波数の騒音を消音する技術として、共鳴型消音器が知られている。
例えば、特許文献1には、共鳴室と連通部とを有するヘルムホルツ型レゾネータの共鳴装置が開示され、連通部や共鳴室内に吸音材を設けた共鳴装置が開示されている。また、特許文献2には、管路に沿って、拡張部(共鳴室)とスリット状の連通穴を設けてレゾネータを構成し、共鳴室内に吸音材を設けることが開示されている。
これら技術によれば、レゾネータにより、特定の周波数帯の騒音を消音しつつ、吸音材により消音効果が高められる。
In addition, a resonance type silencer is known as a technique for silencing noise at a specific frequency in a ventilation path.
For example, Patent Document 1 discloses a resonance device of a Helmholtz type resonator having a resonance chamber and a communication portion, and discloses a resonance device in which a sound absorbing material is provided in the communication portion and the communication chamber. Further, Patent Document 2 discloses that an expansion portion (resonance chamber) and a slit-shaped communication hole are provided along a pipeline to form a resonator, and a sound absorbing material is provided in the resonance chamber.
According to these techniques, the resonator silences the noise in a specific frequency band, and the sound absorbing material enhances the muffling effect.

特開平06−081737号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 06-081737 特開2009−250183号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2009-250183

これら拡張チャンバや共鳴型消音器は、それぞれ、所定の容積を必要とする。消音装置の省スペース化を図るうえで、拡張チャンバの消音特性と共鳴型消音器の消音特性とを兼ね備える消音装置が望まれているが、その実現は難しかった。 Each of these expansion chambers and resonant silencers requires a predetermined volume. In order to save space in the muffler, a muffler having both the muffling characteristics of the expansion chamber and the muffling characteristics of the resonance type muffler has been desired, but it has been difficult to realize it.

本発明の目的は、特定の周波数付近の消音特性を効果的に高めることが可能な、拡張チャンバを備える消音装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a muffling device including an expansion chamber capable of effectively enhancing muffling characteristics near a specific frequency.

発明者は、鋭意検討の結果、直方体状の拡張チャンバに対し、2つの管を特定の位置に接続して拡張チャンバ型の消音装置を構成し、さらにチャンバ内に特定の形態の仕切り壁を設けると、特定の周波数付近の消音特性を効果的に高められることを知見し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies, the inventor has constructed an expansion chamber type silencer by connecting two pipes at specific positions to a rectangular parallelepiped expansion chamber, and further provides a specific form of partition wall in the chamber. And, it was found that the sound deadening characteristic near a specific frequency can be effectively enhanced, and the present invention was completed.

本発明は、管を伝播する騒音を消音する消音装置であって、消音装置は直方体状の拡張チャンバと、チャンバの第1の面の略中央部に接続された第1の管と、前記第1の面に隣接するチャンバの第2の面の略中央部に接続された第2の管を有し、第1の管の側が騒音源に接続され、第1の面の法線方向を第1方向とし、第2の面の法線方向を第2方向とし、第1方向と第2方向に直交する方向を第3方向として、チャンバの第1の面に対向する面から、第1方向に延在するよう仕切り壁が立設されており、拡張チャンバ内の仕切り壁は1つであって、第3方向に沿って見た際に、仕切り壁によってチャンバの内部空間がコの字状に仕切られるように、かつ、仕切り壁の第2方向の位置が、第1の管の接続部の中心の第2方向の位置に略一致するように、仕切り壁が設けられている消音装置である(第1発明)。 The present invention is a muffling device that silences noise propagating through a tube, wherein the muffling device includes a rectangular expansion chamber, a first tube connected to a substantially central portion of a first surface of the chamber, and the first tube. It has a second tube connected to approximately the center of the second surface of the chamber adjacent to the first surface, the side of the first tube is connected to the noise source, and the normal direction of the first surface is the first. One direction, the normal direction of the second surface is the second direction, the direction orthogonal to the first direction and the second direction is the third direction, and the first direction is from the surface facing the first surface of the chamber. A partition wall is erected so as to extend to , and there is only one partition wall in the expansion chamber, and when viewed along the third direction, the internal space of the chamber is U-shaped due to the partition wall. In a sound deadening device provided with a partition wall so that the partition wall is partitioned so that the position of the partition wall in the second direction substantially coincides with the position of the center of the connection portion of the first pipe in the second direction. There is (first invention).

第1発明において、好ましくは、第1方向に沿って測った仕切り壁の高さが、チャンバの第1方向の長さの1/5〜2/3である(第2発明)。 In the first invention, preferably, the height of the partition wall measured along the first direction is 1/5 to 2/3 of the length of the chamber in the first direction (second invention).

本発明の消音装置(第1発明)によれば、拡張チャンバを備える消音装置でありながら、拡張チャンバ内の共鳴モードを変化させて、特定の周波数付近の消音特性を効果的に高めることができる。特に、第2発明のように、仕切り壁の高さが設定された場合には、特定の周波数付近の消音特性がより効果的に高められる。
According to the muffling device (first invention) of the present invention, although it is a muffling device including an expansion chamber, the resonance mode in the expansion chamber can be changed to effectively enhance the muffling characteristics near a specific frequency. .. In particular, when the height of the partition wall is set as in the second invention, the muffling characteristic near a specific frequency is more effectively enhanced.

第1実施形態の消音装置を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the muffling device of 1st Embodiment. 第1実施形態における拡張チャンバの構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the expansion chamber in 1st Embodiment. 第1実施形態の消音装置の実施例の消音効果を示す図である。It is a figure which shows the muffling effect of the embodiment of the muffling device of 1st Embodiment. 実施例における第1共鳴周波数付近の共鳴モードを示す図である。It is a figure which shows the resonance mode near the 1st resonance frequency in an Example. 比較例における第1共鳴周波数付近の共鳴モードを示す図である。It is a figure which shows the resonance mode near the 1st resonance frequency in the comparative example. 実施例における第2共鳴周波数付近の共鳴モードを示す図である。It is a figure which shows the resonance mode near the 2nd resonance frequency in an Example. 比較例における第2共鳴周波数付近の共鳴モードを示す図である。It is a figure which shows the resonance mode near the 2nd resonance frequency in the comparative example. 音響減衰量を測定する方法を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the method of measuring the acoustic attenuation amount.

以下図面を参照しながら、自動車のエンジンに空気を供給する吸気システムの一部に用いられる消音装置を例として、発明の実施形態について説明する。発明は以下に示す個別の実施形態に限定されるものではなく、その形態を変更して実施することもできる。
図1は、第1実施形態の消音装置10を示す斜視図である。また、図2は拡張チャンバ部分の断面図である。消音装置10は、拡張チャンバ3に2本の送風管(以下「管」とも記載する)1,2が接続されて構成されている。第1の管1の内部空間と、拡張チャンバ3の内部空間と、第2の管2の内部空間が順次連絡されて、一連の通気経路が構成され、空気が通流する。消音装置10は、管とチャンバの接続箇所で内部空間の断面積が変化しており、これにより、いわゆる拡張チャンバ型の消音装置として、管内を伝播する騒音を消音するように働く。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described by taking as an example a muffling device used as a part of an intake system that supplies air to an automobile engine with reference to the drawings. The invention is not limited to the individual embodiments shown below, and the embodiments can be modified and implemented.
FIG. 1 is a perspective view showing the muffling device 10 of the first embodiment. Further, FIG. 2 is a cross-sectional view of the expansion chamber portion. The sound deadening device 10 is configured by connecting two blower pipes (hereinafter, also referred to as “tubes”) 1 and 2 to the expansion chamber 3. The internal space of the first pipe 1, the internal space of the expansion chamber 3, and the internal space of the second pipe 2 are sequentially connected to form a series of ventilation paths, through which air flows. The muffling device 10 changes the cross-sectional area of the internal space at the connection point between the pipe and the chamber, and thereby works as a so-called expansion chamber type muffling device to muffle the noise propagating in the pipe.

消音装置10は、上記吸気システムにおいて、例えば、第2の管2の端部に吸気口側のダクト部材等が接続され、第1の管1の端部にエンジン側のダクト部材等が接続されて使用される。吸気システムは他の消音装置やエアクリーナ等を備えていてもよい。また、消音装置10は、自動車の内燃機関の吸気系のほか、空調装置の通気経路、電池等の空冷システムの通気経路などに使用できる。 In the intake system, the silencer 10 is connected, for example, to the end of the second pipe 2 with a duct member or the like on the intake port side, and to the end of the first pipe 1 with a duct member or the like on the engine side. Is used. The intake system may be equipped with other silencers, air cleaners, and the like. Further, the muffling device 10 can be used not only for the intake system of the internal combustion engine of an automobile, but also for the ventilation path of an air conditioner, the ventilation path of an air cooling system such as a battery, and the like.

管1,2は中空の管である。送風管1,2の具体的な管の形状は、各種用途により決定され、必要に応じ、直管状、湾曲形状、屈曲形状等にされる。送風管1,2は、剛直な管であってもよいし、可撓性を有するホースであってもよい。送風管1,2は、非通気性の材料で形成されることが好ましいが、送風管1,2の一部、もしくは全部を通気性を有する材料で形成してもよい。また、送風管1,2の一部に管の内外を連通させる貫通穴(例えば水抜き穴やチューニングホール)が設けられていてもよい。 The pipes 1 and 2 are hollow pipes. The specific shape of the blower pipes 1 and 2 is determined by various uses, and is made into a straight tubular shape, a curved shape, a bent shape, or the like, if necessary. The blower pipes 1 and 2 may be a rigid pipe or a flexible hose. The blower pipes 1 and 2 are preferably made of a non-breathable material, but a part or all of the blower pipes 1 and 2 may be made of a breathable material. Further, a through hole (for example, a drain hole or a tuning hole) for communicating the inside and outside of the pipe may be provided in a part of the blower pipes 1 and 2.

中空形状に設けられた拡張チャンバ3は、直方体状である。特に、第1の管1と第2の管2とに直交する方向から見て、正方形状であることが好ましい。拡張チャンバ3の内部空間は厳密な直方体となっていなければならないわけではなく、隅Rや抜きテーパ、勾配、などが与えられていてもよい。また、直方体状チャンバを構成する面の内、いくつかの面が円筒状や球面状等の曲面に形成されていてもよい。チャンバの内部空間が全体として、直方体状であればよい。また、拡張チャンバ3には、補強用のリブやビード等が形成されていてもよい。拡張チャンバ3の材料は特に限定されないが、典型的には非通気性の材料、例えば、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂が好ましく使用される。 The expansion chamber 3 provided in the hollow shape has a rectangular parallelepiped shape. In particular, it is preferably square when viewed from the direction orthogonal to the first pipe 1 and the second pipe 2. The internal space of the expansion chamber 3 does not have to be a strict rectangular parallelepiped, and may be provided with a corner R, a punched taper, a gradient, and the like. Further, among the surfaces constituting the rectangular parallelepiped chamber, some surfaces may be formed on a curved surface such as a cylinder or a spherical surface. The internal space of the chamber as a whole may be rectangular parallelepiped. Further, the expansion chamber 3 may be formed with reinforcing ribs, beads, or the like. The material of the expansion chamber 3 is not particularly limited, but typically a non-breathable material, for example, a thermoplastic resin such as polypropylene resin is preferably used.

第1の管1は、拡張チャンバ3の第1の面P1の略中央部に接続されている。接続部における第1の管1の中心線m1が、第1の面P1の中心に厳密に一致している必要はなく、両者が隔たっていても、隔たる距離が第1の面の一辺の長さの20%以下であればよい。 The first tube 1 is connected to a substantially central portion of the first surface P1 of the expansion chamber 3. The center line m1 of the first pipe 1 at the connection portion does not have to be exactly aligned with the center of the first surface P1, and even if they are separated from each other, the distance between them is one side of the first surface. It may be 20% or less of the length.

第2の管2は、前記第1の面P1に隣接する拡張チャンバ3の第2の面P2の略中央部に接続されている。接続部における第2の管2の中心線m2が、第2の面P2の中心に厳密に一致している必要はなく、両者が隔たっていても、隔たる距離が第2の面の一辺の長さの20%以下であればよい。なお、直方体状のチャンバにおいて、第1の面P1に隣接する第2の面P2とは、サイコロでいえば、第1の面が「1」の面である場合に、「2」「3」「4」「5」の面のいずれかのことである。 The second tube 2 is connected to a substantially central portion of the second surface P2 of the expansion chamber 3 adjacent to the first surface P1. The center line m2 of the second pipe 2 at the connection portion does not have to be exactly aligned with the center of the second surface P2, and even if they are separated from each other, the distance between them is one side of the second surface. It may be 20% or less of the length. In the rectangular parallelepiped chamber, the second surface P2 adjacent to the first surface P1 is "2" and "3" when the first surface is a "1" surface in terms of dice. It is one of the surfaces of "4" and "5".

換言すると、第1の管1と第2の管2は、それら管の接続部におけるそれぞれの中心線m1、m2が互いに略直交する関係となるよう、チャンバ3に取り付けられており、消音装置10として見た際の通気経路は、拡張チャンバ3の部分で約90度曲げられている。 In other words, the first pipe 1 and the second pipe 2 are attached to the chamber 3 so that the center lines m1 and m2 at the connection portion of the pipes are substantially orthogonal to each other, and the silencer 10 The ventilation path when viewed as is bent about 90 degrees at the portion of the expansion chamber 3.

消音装置10は、第1の管1の側が、騒音源に接続されて使用される。すなわち、自動車エンジンの吸気システムに使用される消音装置10であれば、前述したように、第1の管1の側が騒音源であるエンジンの側に、第2の管2の側が吸気口側に接続される。消音装置10が、例えば、空調装置の通気経路に用いられるのであれば、第1の管1の側が騒音源であるファンやモータの側に接続される。 The silencer 10 is used with the side of the first pipe 1 connected to the noise source. That is, in the case of the muffling device 10 used in the intake system of an automobile engine, as described above, the side of the first pipe 1 is on the side of the engine which is the noise source, and the side of the second pipe 2 is on the side of the intake port. Be connected. If the silencer 10 is used, for example, in the ventilation path of an air conditioner, the side of the first pipe 1 is connected to the side of a fan or a motor which is a noise source.

拡張チャンバ3の内部構造について説明する。ここで、図1、2において、チャンバの第1の面P1の法線方向を、第1方向Xとし、チャンバの第2の面P2の法線方向を、第2方向Yとし、第1方向Xと第2方向Yに直交する方向を第3方向Zとする。接続部付近の第1の管1の中心線m1と第1方向Xとが平行にされ、接続部付近の第2の管2の中心線m2と第2方向Yとが平行にされることが好ましい。 The internal structure of the expansion chamber 3 will be described. Here, in FIGS. 1 and 2, the normal direction of the first surface P1 of the chamber is the first direction X, the normal direction of the second surface P2 of the chamber is the second direction Y, and the first direction. The direction orthogonal to X and the second direction Y is defined as the third direction Z. The center line m1 of the first pipe 1 near the connection portion and the first direction X may be parallel, and the center line m2 of the second pipe 2 near the connection portion and the second direction Y may be parallel. preferable.

拡張チャンバ3の内部には、チャンバの第1の面P1に対向する面P3から、第1方向Xに延在するよう仕切り壁4が立設されている。すなわち、仕切り壁4は、面P3から、第1の管1に向かって伸びるよう、チャンバ3の内側に設けられている。ここで、第1の面P1に対向する面P3とは、サイコロでいえば、第1の面P1が「1」の面である場合に、「6」の面のことである。 Inside the expansion chamber 3, a partition wall 4 is erected so as to extend in the first direction X from the surface P3 facing the first surface P1 of the chamber. That is, the partition wall 4 is provided inside the chamber 3 so as to extend from the surface P3 toward the first pipe 1. Here, the surface P3 facing the first surface P1 is a surface of "6" when the first surface P1 is a surface of "1" in terms of dice.

また、仕切り壁4は、図2の下側の図におけるチャンバの上下の側壁3a,3bの間にまたがるように設けられていて、図2の下側の図におけるチャンバの右側の空間を、紙面奥行き方向に手前側と奥側に仕切っている。その結果、図2の上側の図のように、第3方向Zに沿って見た際に、仕切り壁4によって、右側が開いたコの字状にチャンバの内部空間が仕切られる。 Further, the partition wall 4 is provided so as to straddle between the upper and lower side walls 3a and 3b of the chamber in the lower view of FIG. 2, and the space on the right side of the chamber in the lower view of FIG. It is divided into a front side and a back side in the depth direction. As a result, as shown in the upper view of FIG. 2, when viewed along the third direction Z, the partition wall 4 partitions the internal space of the chamber in a U shape with the right side open.

そして、仕切り壁4は、仕切り壁4の第2方向の位置が、第1の管1の接続部の中心C1の第2方向の位置に略一致するよう設けられている。換言すると、仕切り壁4は、第1の管1の接続部付近における中心軸m1に略一致する位置に設けられている。仕切り壁4が設けられる位置と、管1の中心C1や中心軸m1とは厳密に一致する必要はなく、両者の位置が隔たっていても、隔たりが拡張チャンバ3の第2方向の長さLYの20%以内であればよい。 The partition wall 4 is provided so that the position of the partition wall 4 in the second direction substantially coincides with the position of the center C1 of the connecting portion of the first pipe 1 in the second direction. In other words, the partition wall 4 is provided at a position substantially coincident with the central axis m1 in the vicinity of the connecting portion of the first pipe 1. It is not necessary that the position where the partition wall 4 is provided and the center C1 or the center axis m1 of the pipe 1 exactly coincide with each other, and even if the positions of the two are separated, the distance is the length LY of the expansion chamber 3 in the second direction. It may be within 20% of.

仕切り壁4は、第1方向Xに沿って測った仕切り壁4の高さHが、チャンバ3の第1方向の長さLXの1/5〜2/3であることが好ましく、1/4〜1/2であることが特に好ましい。 In the partition wall 4, the height H of the partition wall 4 measured along the first direction X is preferably 1/5 to 2/3 of the length LX of the chamber 3 in the first direction, and is 1/4. It is particularly preferable that it is ~ 1/2.

仕切り壁4の他、拡張チャンバ3内にはリブやビード等の突起物を形成してもよいが、その場合、該突起物は、後述の仕切り壁の作用を極力阻害しないように形成されることが好ましい。一方、仕切り壁はリブやビードとしての機能を兼ねたものであってもよい。 In addition to the partition wall 4, protrusions such as ribs and beads may be formed in the expansion chamber 3, but in that case, the protrusions are formed so as not to hinder the action of the partition wall described later as much as possible. Is preferable. On the other hand, the partition wall may also function as a rib or a bead.

上記第1実施形態の消音装置10は、公知の製造技術、例えば、熱可塑性樹脂の射出成形やブロー成形を利用して製造することができる。拡張チャンバ3はブロー成形により成形したり、射出成形した半割れ体を溶着したりして製造すればよい。また、送風管1,2はブロー成形などにより成形すればよい。拡張チャンバ3と送風管1,2との接続も、公知の接続構造や接続方法によればよい。拡張チャンバ3と送風管1,2との接続部は、適宜シールされることが好ましい。 The sound deadening device 10 of the first embodiment can be manufactured by using a known manufacturing technique, for example, injection molding or blow molding of a thermoplastic resin. The expansion chamber 3 may be manufactured by molding by blow molding or by welding a half-split body obtained by injection molding. Further, the blower pipes 1 and 2 may be formed by blow molding or the like. The connection between the expansion chamber 3 and the blower pipes 1 and 2 may also be based on a known connection structure and connection method. It is preferable that the connection portion between the expansion chamber 3 and the blower pipes 1 and 2 is appropriately sealed.

上記第1実施形態の消音装置10の作用及び効果について説明する。第1実施形態の消音装置10は、比較的低い周波数帯域(例えば1000Hz以下の周波数帯域)では、通常の拡張チャンバを備える消音装置と同様の消音効果を有する。また、比較的高めの周波数帯域(例えば、1000Hz〜2500Hzの周波数帯域)において、消音装置10では、拡張チャンバ3内に特定の形態の仕切り壁4が設けられたことにより、特定の周波数で、拡張チャンバ内の空間に、特定の共鳴モードが現れ、かかる特定の周波数付近の消音特性を効果的に高めることができる。 The operation and effect of the muffling device 10 of the first embodiment will be described. The muffling device 10 of the first embodiment has a muffling effect similar to that of a muffling device including a normal expansion chamber in a relatively low frequency band (for example, a frequency band of 1000 Hz or less). Further, in a relatively high frequency band (for example, a frequency band of 1000 Hz to 2500 Hz), the silencer 10 expands at a specific frequency by providing a partition wall 4 of a specific form in the expansion chamber 3. A specific resonance mode appears in the space in the chamber, and the muffling characteristic near such a specific frequency can be effectively enhanced.

上記効果を音響解析シミュレーションの結果を用いて、実施例と比較例を対比して説明する。 The above effect will be described using the results of an acoustic analysis simulation in comparison with an example and a comparative example.

(実施例)
上記実施形態に対応する実施例として、以下の諸元の消音装置の音響モデルを作成した。
第1の管1:直径60mm、長さ230mmの直管
第2の管2:直径60mm、長さ250mmの直管
拡張チャンバ3:第1方向長さLX=98mm、第2方向長さLY=100mm、第3方向長さLZ=80mm、チャンバに対し、第1の管1は第1の面P1の中央に接続され、第2の管2は第2の面P2の中央に接続されている。
仕切り壁4は、第2方向の位置で第1の管1の中心C1と一致する位置に、高さH=33mmで設置されている。
(Example)
As an example corresponding to the above embodiment, an acoustic model of a muffling device having the following specifications was created.
First tube 1: Straight tube with a diameter of 60 mm and a length of 230 mm Second tube 2: Straight tube with a diameter of 60 mm and a length of 250 mm Expansion chamber 3: Length in the first direction LX = 98 mm, length in the second direction LY = 100 mm, third direction length LZ = 80 mm, with respect to the chamber, the first tube 1 is connected to the center of the first surface P1 and the second tube 2 is connected to the center of the second surface P2. ..
The partition wall 4 is installed at a position corresponding to the center C1 of the first pipe 1 at a position in the second direction at a height H = 33 mm.

(比較例)
比較対象として、拡張チャンバ3に仕切り壁4が設けられていない点が異なる消音装置の音響モデルを作成し、これを比較例とした。
(Comparison example)
As a comparison target, an acoustic model of a sound deadening device different in that the expansion chamber 3 is not provided with a partition wall 4 was created, and this was used as a comparative example.

実施例及び比較例に対し、音響解析を実施し音響減衰量を求め、消音効果を調べた。なお、音響減衰量とは、図8のように、検討対象の消音装置の騒音源側の末端(第1の管の末端)βを、音響加振を行うスピーカ装置99に接続したと仮定して音響加振を行うシミュレーションモデルを作成し、音響加振した際の出口側(第2の管の末端開口部α)音圧Pα(位置αで測定した音圧)と音源側(第1の管の末端部β)の音圧Pβ(位置βで測定した音圧)を測定し、両者の比(Pβ/Pα)を取って、消音効果を評価する指標である。音響減衰量の値が大きいことは、消音効果が大きいことを示し、音響減衰量の値が小さいことは、消音効果が小さいことを示している。なお、音響シミュレーションは、有限要素法(FEM法)により行った。 Acoustic analysis was performed on Examples and Comparative Examples to determine the amount of acoustic attenuation, and the sound deadening effect was investigated. As for the amount of acoustic attenuation, it is assumed that the end (end of the first tube) β of the sound deadening device to be examined is connected to the speaker device 99 that performs acoustic vibration, as shown in FIG. Create a simulation model that performs acoustic vibration, and the sound pressure Pα (sound pressure measured at position α) and the sound pressure side (first) at the outlet side (end opening α of the second tube) and the sound source side (first It is an index for evaluating the sound deadening effect by measuring the sound pressure Pβ (sound pressure measured at the position β) at the end β of the tube and taking the ratio (Pβ / Pα) of the two. A large value of the acoustic attenuation indicates a large muffling effect, and a small value of the acoustic attenuation indicates a small muffling effect. The acoustic simulation was performed by the finite element method (FEM method).

実施例及び比較例の音響減衰量のシミュレーション結果を図3に示す。概ね1000Hzまでの比較的周波数が低い領域では、実施例と比較例は、ほぼ同じ音響減衰量(図3中ではAttenuation)を示している。これらの周波数領域においては、従来の拡張チャンバを設けた消音装置と同様の消音効果を示していることがわかる。 The simulation results of the acoustic attenuation of the examples and the comparative examples are shown in FIG. In the region where the frequency is relatively low up to about 1000 Hz, the examples and the comparative examples show almost the same acoustic attenuation (Attention in FIG. 3). In these frequency regions, it can be seen that the sound deadening effect is similar to that of the sound deadening device provided with the conventional expansion chamber.

実施例の消音装置においては、比較例に比べ、1335Hz(第1共鳴周波数f1)及び、2355Hz(第2共鳴周波数f2)をピークとする、音響減衰量の高まりがみられる。すなわち、第1共鳴周波数f1付近(1200Hz〜1450Hz)の周波数帯域、及び、第2共鳴周波数f2付近(2000Hz〜2400Hz)の周波数帯域において、実施例の消音装置の音響減衰量は比較例よりも高くなっている。 In the sound deadening device of the embodiment, an increase in the amount of acoustic attenuation is observed, which peaks at 1335 Hz (first resonance frequency f1) and 2355 Hz (second resonance frequency f2), as compared with the comparative example. That is, in the frequency band near the first resonance frequency f1 (1200 Hz to 1450 Hz) and the frequency band near the second resonance frequency f2 (2000 Hz to 2400 Hz), the acoustic attenuation of the silencer of the example is higher than that of the comparative example. It has become.

第1共鳴周波数f1(1335Hz)付近における、拡張チャンバ内の音圧分布(共鳴モード)を、実施例について図4に示し、比較例について図5に示す。これら音圧分布は第3方向Zから見た、管の中心を通る断面における音圧分布図である。 The sound pressure distribution (resonance mode) in the expansion chamber in the vicinity of the first resonance frequency f1 (1335 Hz) is shown in FIG. 4 for an example and FIG. 5 for a comparative example. These sound pressure distributions are sound pressure distribution maps in a cross section passing through the center of the pipe as seen from the third direction Z.

図5に示した比較例においては、拡張チャンバ内に、左上がりの対角線方向に空気が移動し振動するよう、拡張チャンバの右下の空間で音圧が高く、拡張チャンバの左上に向かうにしたがって音圧が低下するような、空気の共鳴モードが観察される。この共鳴モードと、第1の管や第2の管の接続部の配置との関係のために、比較例では、第1の管に発生するのとほぼ同じレベルの音圧が第2の管にも発生してしまい、音響減衰量の低下を招いている。 In the comparative example shown in FIG. 5, the sound pressure is high in the space at the lower right of the expansion chamber so that the air moves and vibrates in the diagonal direction rising to the left in the expansion chamber, and as it goes toward the upper left of the expansion chamber. A resonance mode of air is observed in which the sound pressure drops. Due to the relationship between this resonance mode and the arrangement of the connections between the first and second tubes, in the comparative example, the sound pressure at about the same level as that generated in the first tube is in the second tube. This also occurs, causing a decrease in the amount of acoustic attenuation.

一方、図4に示した実施例においては、拡張チャンバ3に仕切り壁4が以下のごとく設けられている。すなわち、第3方向Zに沿って見た際に、仕切り壁4によって、チャンバの内部空間が、コの字状に仕切られるよう、かつ、仕切り壁4の第2方向Yの位置が、第1の管1の接続部の中心C1の第2方向の位置に略一致するように、仕切り壁が設けられている(仕切り壁4が、第1の管1の接続部付近における中心軸m1に略一致する位置に設けられている)。このため、第1共鳴周波数f1における共鳴モードが変化している。すなわち、実施例の拡張チャンバ内では、拡張チャンバの仕切り壁4で隔てられた右下の空間で音圧が高く、左側の空間に向かうにつれて、音圧が低下するような共鳴モードが観察される。すなわち、この共鳴モードでは、仕切り壁4によってチャンバ内の左右方向に空気が移動して共鳴する共鳴モードが発生しており、第2の管2の接続部付近での音圧が低くなるような共鳴モードとなる。また、このモードでは、第2の管2との接続部付近では、空気が第2の管2の中心軸m2と直交する方向に流れるよう振動するため、第2の管2に空気の出入りも生じにくくなっている。 On the other hand, in the embodiment shown in FIG. 4, a partition wall 4 is provided in the expansion chamber 3 as follows. That is, when viewed along the third direction Z, the internal space of the chamber is partitioned in a U shape by the partition wall 4, and the position of the partition wall 4 in the second direction Y is the first. A partition wall is provided so as to substantially coincide with the position of the center C1 of the connecting portion of the pipe 1 in the second direction (the partition wall 4 is substantially aligned with the central axis m1 in the vicinity of the connecting portion of the first pipe 1). It is provided at the same position). Therefore, the resonance mode at the first resonance frequency f1 is changing. That is, in the expansion chamber of the embodiment, a resonance mode is observed in which the sound pressure is high in the lower right space separated by the partition wall 4 of the expansion chamber, and the sound pressure decreases toward the left space. .. That is, in this resonance mode, the partition wall 4 generates a resonance mode in which air moves in the left-right direction in the chamber and resonates, so that the sound pressure in the vicinity of the connection portion of the second tube 2 becomes low. Resonance mode is set. Further, in this mode, in the vicinity of the connection portion with the second pipe 2, air vibrates so as to flow in a direction orthogonal to the central axis m2 of the second pipe 2, so that air can flow in and out of the second pipe 2. It is less likely to occur.

このような共鳴モードと、第1の管や第2の管の接続部の配置との関係によって、実施例では、第1共鳴周波数f1付近の周波数帯域において、第1の管に発生する音圧に比べ第2の管に発生する音圧が小さくなり、音響減衰量が高くなる。 Due to the relationship between such a resonance mode and the arrangement of the connection portions of the first tube and the second tube, in the embodiment, in the frequency band near the first resonance frequency f1, the sound pressure generated in the first tube is generated. The sound pressure generated in the second tube is smaller than that of the second tube, and the amount of acoustic attenuation is increased.

この様に、上記実施形態の消音装置によれば、拡張チャンバ内に、特定の形態の仕切り壁4を設けることにより、音響減衰量を効果的に高めるような共鳴モードを生じさせることができ、特定の周波数付近で消音特性を高めることができる。 As described above, according to the muffling device of the above embodiment, by providing the partition wall 4 of a specific form in the expansion chamber, it is possible to generate a resonance mode that effectively enhances the amount of acoustic attenuation. The muffling characteristics can be enhanced near a specific frequency.

仕切り壁を追加することにより、より効果的に上記したような共鳴モードを発生させるとの観点から、第1方向Xに沿って測った仕切り壁4の高さHが、チャンバの第1方向の長さLXの1/5〜2/3であることが好ましく、1/4〜1/2であることが特に好ましい。高さHが低いと、図4のような共鳴モードが現れにくくなる。また、高さHが大きすぎると、消音装置10の通気抵抗が増加するおそれがある。 From the viewpoint of more effectively generating the resonance mode as described above by adding the partition wall, the height H of the partition wall 4 measured along the first direction X is the first direction of the chamber. The length LX is preferably 1/5 to 2/3, and particularly preferably 1/4 to 1/2. When the height H is low, the resonance mode as shown in FIG. 4 is less likely to appear. Further, if the height H is too large, the ventilation resistance of the sound deadening device 10 may increase.

図4に示したような共鳴モードが発生する第1共鳴周波数f1は、以下のように調整することができる。拡張チャンバの第1方向長さLXや第2方向長さLYを大きくすると、第1共鳴周波数f1は低い方向に変化する。また、仕切り壁4の高さHを高くすると、第1共鳴周波数f1はやや低い方向に変化する。 The first resonance frequency f1 at which the resonance mode as shown in FIG. 4 occurs can be adjusted as follows. When the length LX in the first direction and the length LY in the second direction of the expansion chamber are increased, the first resonance frequency f1 changes in a lower direction. Further, when the height H of the partition wall 4 is increased, the first resonance frequency f1 changes in a slightly lower direction.

拡張チャンバの第1方向長さLXや第2方向長さLYを70〜150mm程度に設定し、仕切り壁4の高さHを25〜70mm程度に設定すると、第1共鳴周波数f1を1000Hz〜1500Hzの間に持ってくることができ、ターボチャージャを備える自動車エンジンの吸気システムの消音装置として、特に好ましい特性を示す。 When the length LX in the first direction and the length LY in the second direction of the expansion chamber are set to about 70 to 150 mm and the height H of the partition wall 4 is set to about 25 to 70 mm, the first resonance frequency f1 is set to 1000 Hz to 1500 Hz. It can be brought in between and exhibits particularly favorable characteristics as a silencer for the intake system of an automobile engine equipped with a turbocharger.

また、上記実施例においては、第2共鳴周波数f2付近においても、音響減衰量の改善がみられる。第2共鳴周波数f2(2355Hz)付近における、拡張チャンバ内の音圧分布(共鳴モード)を、実施例について図6に示し、比較例について図7に示す。
図7の比較例では、拡張チャンバの左側の空間と右側の空間で音圧が高く、それぞれの位置において逆位相となる共鳴モードが観察される。この共鳴モードにより、一定の音響減衰効果が生じているものの、チャンバ内の左側の空間の高めの音圧が第2の管の側に伝わって、音響減衰量を低下させている。
一方、図6の実施例では、左下の空間と仕切り壁4で隔てられた右下の空間に逆位相で高い音圧が生じ、それらの間の部分と上側の空間で音圧が低い領域が現れている。また、このモードでも、第2の管2との接続部付近では、空気が第2の管2の中心軸m2と直交する方向に流れるよう振動するため、第2の管2への空気の出入りも生じにくくなっている。
Further, in the above embodiment, the acoustic attenuation is improved even in the vicinity of the second resonance frequency f2. The sound pressure distribution (resonance mode) in the expansion chamber in the vicinity of the second resonance frequency f2 (2355 Hz) is shown in FIG. 6 for an example and FIG. 7 for a comparative example.
In the comparative example of FIG. 7, the sound pressure is high in the space on the left side and the space on the right side of the expansion chamber, and resonance modes having opposite phases are observed at the respective positions. Although a certain acoustic attenuation effect is generated by this resonance mode, a higher sound pressure in the space on the left side in the chamber is transmitted to the side of the second tube, and the amount of acoustic attenuation is reduced.
On the other hand, in the embodiment of FIG. 6, high sound pressure is generated in the lower left space and the lower right space separated by the partition wall 4 in opposite phase, and the region between them and the upper space have low sound pressure. It is appearing. Further, even in this mode, in the vicinity of the connection portion with the second pipe 2, air vibrates so as to flow in a direction orthogonal to the central axis m2 of the second pipe 2, so that air enters and exits the second pipe 2. Is less likely to occur.

このような共鳴モードと、第1の管や第2の管の接続部の配置との関係のために、第2共鳴周波数f2付近においても、第2の管2の音圧が低くなり、音響減衰量が高くなる。なお、第2共鳴周波数f2付近における音響減衰量の改善は、現れる周波数が比較的高い周波数になるため、上記実施例ほど顕著にはみられない場合もある。 Due to the relationship between such a resonance mode and the arrangement of the connection portions of the first tube and the second tube, the sound pressure of the second tube 2 becomes low even in the vicinity of the second resonance frequency f2, and the sound becomes acoustic. The amount of attenuation increases. The improvement in the amount of acoustic attenuation in the vicinity of the second resonance frequency f2 may not be as remarkable as in the above embodiment because the appearing frequency is a relatively high frequency.

発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の改変をして実施することができる。以下に発明の他の実施形態について説明するが、以下の説明においては、上記実施形態と異なる部分を中心に説明し、同様である部分についてはその詳細な説明を省略する。また、これら実施形態は、その一部を互いに組み合わせて、あるいは、その一部を置き換えて実施できる。 The invention is not limited to the above embodiment, and can be implemented with various modifications. Other embodiments of the invention will be described below, but in the following description, parts different from the above-described embodiments will be mainly described, and detailed description of similar parts will be omitted. Moreover, these embodiments can be carried out by combining some of them with each other or replacing some of them.

上記したような共鳴モードが生ずるのであれば、仕切り壁4の形態を変更してもよい。
例えば、仕切り壁4は、拡張チャンバの内側に向けて壁面から立設される板状のものであってもよいし、拡張チャンバの壁面を凹入させて形成したひだ状のものであってもよい。
If the resonance mode as described above occurs, the form of the partition wall 4 may be changed.
For example, the partition wall 4 may be a plate-shaped one erected from the wall surface toward the inside of the expansion chamber, or may be a fold-shaped one formed by recessing the wall surface of the expansion chamber. Good.

また、上記実施形態では、仕切り壁4は、第3方向Zに沿うように平板状に設けられているが、仕切り壁4は、湾曲した形態であってもよい。また、上記実施形態では、仕切り壁4の高さHは、第3方向Zにわたって一定であったが、仕切り壁の高さHは、第3方向Zにわたって変化していてもよい。また、仕切り壁4がチャンバの内部空間の右側部分を完全に仕切る必要はなく、仕切り壁4には貫通穴やスリットが設けられていてもよい。仕切り壁は2つ以上設けられてもよいが、チャンバ内の音響制御が容易である観点から、仕切り壁は1つであることが好ましい。 Further, in the above embodiment, the partition wall 4 is provided in a flat plate shape along the third direction Z, but the partition wall 4 may have a curved shape. Further, in the above embodiment, the height H of the partition wall 4 is constant over the third direction Z, but the height H of the partition wall may change over the third direction Z. Further, it is not necessary for the partition wall 4 to completely partition the right side portion of the internal space of the chamber, and the partition wall 4 may be provided with a through hole or a slit. Although two or more partition walls may be provided, one partition wall is preferable from the viewpoint of easy acoustic control in the chamber.

また、上記第1実施形態の説明では、消音装置10が他の部材から独立した管や拡張チャンバにより構成される例を示したが、これら管や拡張チャンバは、必ずしも独立したものである必要はなく、他の部材と一体化された物であってもよい。例えば、自動車用エンジンの吸気系に備えられるエアクリーナモジュールの一部や、冷却風の送風装置の一部が、上記した消音装置10の構成となっていてもよい。すなわち、消音装置10は、こうしたエアクリーナモジュールや送風装置に一体に組み込まれた物であってもよい。 Further, in the description of the first embodiment, the muffling device 10 is configured by a pipe or an expansion chamber independent of other members, but these pipes and the expansion chamber do not necessarily have to be independent. However, it may be integrated with other members. For example, a part of the air cleaner module provided in the intake system of the automobile engine and a part of the cooling air blower may have the configuration of the muffling device 10 described above. That is, the muffling device 10 may be integrally incorporated in such an air cleaner module or a blower.

上記実施形態の消音装置は、例えば自動車のエンジンの吸気系に使用できて産業上の利用価値が高い。 The muffling device of the above embodiment can be used, for example, in the intake system of an automobile engine, and has high industrial utility value.

10 消音装置
1 第1の管
2 第2の管
3 拡張チャンバ
P1 第1の面
P2 第2の面
X 第1方向
Y 第2方向
Z 第3方向
LX 拡張チャンバの第1方向長さ
LY 拡張チャンバの第2方向長さ
LZ 拡張チャンバの第3方向長さ
4 仕切り壁
H 仕切り壁の高さ
10 Silent device 1 1st tube 2 2nd tube 3 Expansion chamber P1 1st surface P2 2nd surface X 1st direction Y 2nd direction Z 3rd direction LX Expansion chamber 1st direction length LY expansion chamber 2nd direction length LZ 3rd direction length of expansion chamber 4 Partition wall H Height of partition wall

Claims (2)

管を伝播する騒音を消音する消音装置であって、
消音装置は直方体状の拡張チャンバと、
チャンバの第1の面の略中央部に接続された第1の管と、
前記第1の面に隣接するチャンバの第2の面の略中央部に接続された第2の管を有し、
第1の管の側が騒音源に接続され、
第1の面の法線方向を第1方向とし、
第2の面の法線方向を第2方向とし、
第1方向と第2方向に直交する方向を第3方向として、
チャンバの第1の面に対向する面から、第1方向に延在するよう仕切り壁が立設されており、
拡張チャンバ内の仕切り壁は1つであって、
第3方向に沿って見た際に、仕切り壁によってチャンバの内部空間がコの字状に仕切られるように、
かつ、仕切り壁の第2方向の位置が、第1の管の接続部の中心の第2方向の位置に略一致するように、仕切り壁が設けられている消音装置。
It is a silencer that silences the noise propagating through the pipe.
The silencer is a rectangular parallelepiped expansion chamber,
A first tube connected to approximately the center of the first surface of the chamber,
It has a second tube connected to approximately the center of the second surface of the chamber adjacent to the first surface.
The side of the first tube is connected to the noise source,
The normal direction of the first surface is the first direction,
The normal direction of the second surface is the second direction,
The direction orthogonal to the first direction and the second direction is defined as the third direction.
A partition wall is erected so as to extend in the first direction from the surface facing the first surface of the chamber.
There is only one partition wall in the expansion chamber,
When viewed along the third direction, the partition wall partitions the interior space of the chamber in a U-shape.
A muffling device provided with a partition wall so that the position of the partition wall in the second direction substantially coincides with the position of the center of the connection portion of the first pipe in the second direction.
第1方向に沿って測った仕切り壁の高さが、チャンバの第1方向の長さの1/5〜2/3である請求項1に記載の消音装置。 The silencer according to claim 1, wherein the height of the partition wall measured along the first direction is 1/5 to 2/3 of the length of the chamber in the first direction.
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