JP7092635B2 - Sound source housing - Google Patents

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Description

本発明は、音源と音源を内部に収容する筒状の筐体とを備えた音源収容体に係り、特に、音源で発した音を低減することが可能な音源収容体に関する。 The present invention relates to a sound source accommodating body including a sound source and a cylindrical housing for accommodating the sound source inside, and more particularly to a sound source accommodating body capable of reducing the sound emitted by the sound source.

少なくとも2つの開口部を有する筐体は、音波に対して複数の共鳴モードを有する。また、上記の筐体の内部に音源が収容された構成において、筐体の共鳴周波数に近い周波数の音が音源で発生すると、その音は、筐体の形状の影響によって増幅される。このため、上記の場合には、筐体が設けられていない場合に比べて、より大きな音が発生する(すなわち、音源からの音が増幅する)。増幅された音は、筐体から出て騒音となり、問題となる。 A housing with at least two openings has multiple resonance modes for sound waves. Further, in the configuration in which the sound source is housed inside the housing, when a sound having a frequency close to the resonance frequency of the housing is generated in the sound source, the sound is amplified by the influence of the shape of the housing. Therefore, in the above case, a louder sound is generated (that is, the sound from the sound source is amplified) as compared with the case where the housing is not provided. The amplified sound comes out of the housing and becomes noise, which is a problem.

上記の騒音への対策としては、筐体の形状等、筐体に関する設計内容を変更し、筐体の音に対する共鳴周波数を変えることが挙げられる。かかる方法は、有効な防音方法ではあるが、通風性及び剛性を確保する必要がある等、筐体については様々な制約条件が課されることがある。そのような事情から、筐体の設計変更が困難になるケースが少なくない。 As a countermeasure against the above noise, it is possible to change the design contents related to the housing such as the shape of the housing and change the resonance frequency with respect to the sound of the housing. Although such a method is an effective soundproofing method, various restrictions may be imposed on the housing, such as the need to ensure ventilation and rigidity. Due to such circumstances, it is often difficult to change the design of the housing.

また、別の対策として、筐体内に吸音材を配置することで騒音を低減する方法が考えられる。例えば、特許文献1には、筐体(具体的には、通風路を構成する筒状体)内に音源としての送風機を配置した構成において、送風機の上流側の位置に、密度の大きい第一の吸音材と、密度の小さい第二の吸音材とを筐体内に配置している。第一の吸音材では主として摩擦損失が発生し、第二の吸音材では主として振動損失が発生する。これにより、幅広い周波数帯域にて消音することが可能な消音装置が得られることになる。 Further, as another measure, a method of reducing noise by arranging a sound absorbing material in the housing can be considered. For example, in Patent Document 1, in a configuration in which a blower as a sound source is arranged in a housing (specifically, a tubular body constituting a ventilation path), a first having a high density at a position on the upstream side of the blower. The sound absorbing material of No. 1 and the second sound absorbing material having a low density are arranged in the housing. The first sound absorbing material mainly causes friction loss, and the second sound absorbing material mainly causes vibration loss. This makes it possible to obtain a muffling device capable of muffling in a wide frequency band.

特開平10-103728号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-103728

しかし、特許文献1に示すように筐体内に吸音材を配置すると、吸音材を用いた分だけ費用が嵩むことになる。また、吸音材を筐体内部に配置することにより、筐体内部のスペースが吸音材によって占められるため、その分、通気性(通風性)が損なわれることになる。吸音材等の防音機器を用いながらも通風性を確保するためには、例えば、防音機器を筐体側面に設置することが考えられるが、その場合には筐体の側面近傍に防音機器の設置スペースを設けるため、機器サイズの大型化を招くことになる。そのため、機器の小型化が求められる状況では、防音機器を筐体側面に設置することが困難となる。 However, if the sound absorbing material is arranged in the housing as shown in Patent Document 1, the cost increases by the amount of using the sound absorbing material. Further, by arranging the sound absorbing material inside the housing, the space inside the housing is occupied by the sound absorbing material, and the air permeability (ventilation) is impaired by that amount. In order to ensure ventilation while using a soundproofing device such as a sound absorbing material, for example, it is conceivable to install the soundproofing device on the side surface of the housing. In that case, the soundproofing device is installed near the side surface of the housing. Since space is provided, the size of the equipment will be increased. Therefore, in a situation where miniaturization of the device is required, it becomes difficult to install the soundproof device on the side surface of the housing.

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、以下に示す目的を解決することを課題とする。
具体的には、本発明は、上記従来技術の問題点を解決し、筐体内に配置された音源で発生した音を、筐体の構成を変えず、且つ、通気性を損なうことなく低減することが可能な音源収容体を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to solve the following object.
Specifically, the present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and reduces the sound generated by the sound source arranged in the housing without changing the configuration of the housing and without impairing the air permeability. It is an object of the present invention to provide a sound source accommodating body capable of capable.

本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、筐体のn次モードにおける共鳴周波数と、音源で発生する音が極大となる極大周波数とが近い場合、何らの対策も講じなければ、その音が増幅され、より大きな音となって筐体から放出されることが分かった。また、本発明者らは、上記の場合に、n次のモードと対応する周波数において筐体内で生じる音圧の定在波の節の位置付近に音源を配置すれば、音が低減されることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明者らは、以下の構成により上記の課題が解決されることを見出した。
As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventors must take some measures when the resonance frequency in the nth-order mode of the housing is close to the maximum frequency at which the sound generated by the sound source is maximum. It was found that the sound was amplified and became louder and emitted from the housing. Further, in the above case, if the sound source is arranged near the position of the standing wave node of the sound pressure generated in the housing at the frequency corresponding to the nth-order mode, the sound is reduced. And completed the present invention.
That is, the present inventors have found that the above problem can be solved by the following configuration.

[1] 音源と、音源を内部に収容する筐体と、を有する音源収容体であって、筐体は、直線状に延出した筒状体であり、第一開口部及び第二開口部を有し、筐体は音波に対して複数の共鳴モードを有し、音源は、筐体の内部において第一開口部及び第二開口部の間に配置されており、2以上の自然数をnとし、n次のモードにおける筐体の共鳴周波数をfnとし、nと連続する次数のモード及びn次のモードの各々における筐体の共鳴周波数の間の差分をΔfとし、音源で発生する音の可聴域での強度が極大となる極大周波数fxとしたときに、下記の関係式が成立するようなfn及びfxが存在し、
fn-Δf/4≦fx≦fn+Δf/4
n次のモードにおける音の波長をλとしたときに、音源の配置位置は、n次のモードと対応する周波数において筐体内で生じる音圧の定在波の節位置からの距離がλ/8以下となる範囲内に配置されていることを特徴とする音源収容体。
[1] A sound source accommodating body including a sound source and a housing for accommodating the sound source inside, and the housing is a cylindrical body extending linearly, and has a first opening and a second opening. The housing has a plurality of resonance modes for sound waves, and the sound source is arranged between the first opening and the second opening inside the housing, and n or more natural numbers. Let fn be the resonance frequency of the housing in the nth-order mode, and Δf be the difference between the resonance frequencies of the housing in each of the mode of the order continuous with n and the nth-order mode. There are fn and fx such that the following relational expression holds when the maximum frequency fx that maximizes the intensity in the audible range is used.
fn−Δf / 4 ≦ fx ≦ fn + Δf / 4
When the wavelength of the sound in the nth-th order mode is λ, the position of the sound source is λ / 8 from the node position of the standing wave of the sound pressure generated in the housing at the frequency corresponding to the nth-order mode. A sound source housing characterized in that it is arranged within the following range.

[2] 音源が回転体である[1]に記載の音源収容体。
[3] 音源がファンである[2]に記載の音源収容体。
[4] ファンは、筐体の延出方向に沿った回転軸を有する[3]に記載の音源収容体。
[5] ファンは、X枚の羽根を有し、且つ、定常状態では1分間あたりにR回回転し、極大周波数fxは、XR/60の整数倍である[3]又は[4]に記載の音源収容体。
[6] 音源は、筐体内を流れる気体による風切り音を発生させる[1]に記載の音源収容体。
[7] 音源は、気体の流れに対する抵抗体である[6]に記載の音源収容体。
[8] 筐体は、2つの空間を隔てる壁を貫通して設けられおり、筐体内には、2つの空間のうちの一方から他方に向かって気体が流れる[6]又は[7]に記載の音源収容体。
[9] 筐体の延出方向において、第一開口部は、筐体の一端に位置し、第二開口部は、筐体の他端に位置している[1]乃至[8]のいずれか一項に記載の音源収容体。
[10] 音源の配置位置は、定在波の節位置と同じ位置である[1]乃至[9]のいずれか一項に記載の音源収容体。
[2] The sound source accommodating body according to [1], wherein the sound source is a rotating body.
[3] The sound source accommodating body according to [2], wherein the sound source is a fan.
[4] The sound source accommodating body according to [3], wherein the fan has a rotation axis along the extending direction of the housing.
[5] The fan has X blades and rotates R times per minute in a steady state, and the maximum frequency fx is an integral multiple of XR / 60. [3] or [4]. Sound source housing.
[6] The sound source is the sound source accommodating body according to [1], which generates a wind noise due to a gas flowing in the housing.
[7] The sound source is the sound source accommodating body according to [6], which is a resistor against the flow of gas.
[8] The housing is provided through a wall separating the two spaces, and gas flows from one of the two spaces toward the other in the housing [6] or [7]. Sound source housing.
[9] Any of [1] to [8], wherein the first opening is located at one end of the housing and the second opening is located at the other end of the housing in the extending direction of the housing. The sound source housing described in item 1.
[10] The sound source accommodating body according to any one of [1] to [9], wherein the sound source is arranged at the same position as the node position of the standing wave.

本発明の音源収容体は、筐体内に配置された音源で発生した音を、筐体の構成を変えず、且つ、通気性を損なうことなく低減することが可能である。 The sound source accommodating body of the present invention can reduce the sound generated by the sound source arranged in the housing without changing the configuration of the housing and without impairing the air permeability.

音源収容体の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the sound source accommodating body. 第一変形例に係る音源収容体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sound source accommodating body which concerns on the 1st modification. 第二変形例に係る音源収容体の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the sound source accommodating body which concerns on the 2nd modification. 音源を筐体の外側に配置して行われる音圧測定の説明図である。It is explanatory drawing of the sound pressure measurement performed by arranging a sound source outside the housing. 各次数のモードにおける音圧の測定結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the sound pressure in the mode of each order. 筐体のモードを算出するためのシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model for calculating the mode of a housing. 音圧レベルのスペクトルに関するシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result about the spectrum of a sound pressure level. 各次数のモードと対応する周波数において筐体内で生じる音圧の定在波を示す図である。It is a figure which shows the standing wave of the sound pressure generated in the housing at the mode corresponding to each order mode. 音源を筐体の内部に配置して行われる音圧測定の説明図である。It is explanatory drawing of the sound pressure measurement performed by arranging a sound source inside a housing. 理想的なホワイトノイズについての音圧レベルのスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the sound pressure level for ideal white noise. 筐体内における音源の配置位置を示す図である。It is a figure which shows the arrangement position of the sound source in a housing. 図10に図示のホワイトノイズを発生する音源の、筐体内部における配置位置を変えたときの、音圧レベルのスペクトルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a spectrum of a sound pressure level when the arrangement position of the sound source that generates the white noise shown in FIG. 10 is changed inside the housing. 本発明に係る音源で発生する音のスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the sound generated by the sound source which concerns on this invention. 図13に図示したスペクトルとなる音源の、筐体内部における配置位置を変えたときの、音圧レベルのスペクトルを示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a spectrum of sound pressure levels when the arrangement position of the sound source having the spectrum shown in FIG. 13 is changed inside the housing. 実施例1にて用いられる音源で発生する音の音圧レベルのスペクトルを示す図である。It is a figure which shows the spectrum of the sound pressure level of the sound generated by the sound source used in Example 1. FIG. 音源及び計測用マイクの配置位置についての説明図である。It is explanatory drawing about the arrangement position of a sound source and a measurement microphone. 実施例1について音圧測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the sound pressure measurement about Example 1. FIG. 比較例1について音圧測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the sound pressure measurement about the comparative example 1. FIG. 比較例2について音圧測定の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of the sound pressure measurement about the comparative example 2. 実施例1、比較例1及び比較例2の条件で音圧をシミュレーションするためのモデルを示す図である。It is a figure which shows the model for simulating the sound pressure under the conditions of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. 音圧のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of a sound pressure. 音源の配置位置を変えて求めた音圧のシミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows the simulation result of the sound pressure obtained by changing the arrangement position of a sound source.

本発明の一実施形態に係る音源収容体について、添付の図面に示す好適な実施形態を参照しながら、以下に詳細に説明する。ただし、以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。 The sound source accommodating body according to the embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the preferred embodiments shown in the accompanying drawings. However, the description of the constituent elements described below may be made based on a typical embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to such an embodiment.

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及び上限値として含む範囲を意味する。 In the present specification, the numerical range represented by using "-" means a range including the numerical values before and after "-" as the lower limit value and the upper limit value.

本明細書において、「同じ」、「同様」及び「同一」は、本発明が属する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、「全部」、「いずれも」及び「全面」等というとき、100%である場合のほか、本発明が属する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、又は90%以上である場合を含むものとする。 As used herein, "same," "similar," and "same" include the error ranges generally tolerated in the art to which the invention belongs. Further, in the present specification, the terms "all", "all", "whole surface", etc. include not only the case of 100% but also the error range generally accepted in the technical field to which the present invention belongs, for example. It shall include cases where it is 99% or more, 95% or more, or 90% or more.

[音源収容体]
本発明の音源収容体10は、例えば、モータを収容した筐体によって構成される音源収容体、並びに、ファン等の回転体を収容した筐体(具体的には、計算機用のサーバーファンの筐体、ドライヤーの筐体、及び掃除機の筐体等)によって構成される音源収容体などである。その他の音源収容体10の例としては、建物の換気設備(換気ダクト)をなす音源収容体、気体又は液体(流体)を搬送する際の搬送路をなす音源収容体、若しくは機器収容スペース等を設ける目的で利用される音源収容体などが挙げられる。
[Sound source housing]
The sound source accommodating body 10 of the present invention is, for example, a sound source accommodating body composed of a housing accommodating a motor, and a housing accommodating a rotating body such as a fan (specifically, a housing of a server fan for a computer). It is a sound source accommodating body composed of a body, a housing of a dryer, a housing of a vacuum cleaner, etc.). Examples of other sound source accommodating bodies 10 include a sound source accommodating body forming a ventilation facility (ventilation duct) of a building, a sound source accommodating body forming a transport path for transporting gas or liquid (fluid), a device accommodating space, and the like. Examples thereof include a sound source accommodating body used for the purpose of providing the sound source.

本発明の音源収容体10は、図1に示すように、筐体12と、音源とを有する。図1は、本発明の一実施形態に係る音源収容体10の構成を示す模式的な断面図である。 As shown in FIG. 1, the sound source accommodating body 10 of the present invention has a housing 12 and a sound source. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the sound source accommodating body 10 according to the embodiment of the present invention.

筐体12は、その内部に音源を収容する筒状体であり、直線状に延出している。筐体12は、自由空間又は閉空間内に配置されて利用される。また、筐体12は、第一開口部12a及び第二開口部12bを有する。第一開口部12aは、筐体12の延出方向において、筐体12の一端に位置し、第二開口部12bは、筐体12の他端に位置している。そして、音源は、筐体12の内部において第一開口部12a及び第二開口部12bの間に配置されている。 The housing 12 is a cylindrical body that houses a sound source inside the housing 12, and extends linearly. The housing 12 is arranged and used in a free space or a closed space. Further, the housing 12 has a first opening 12a and a second opening 12b. The first opening 12a is located at one end of the housing 12 in the extending direction of the housing 12, and the second opening 12b is located at the other end of the housing 12. The sound source is arranged between the first opening 12a and the second opening 12b inside the housing 12.

なお、以下では、円筒状の筐体12を例に挙げて説明するが、筐体12の形状については、特に限定されるものではなく、断面形状(開口形状)が円形以外でもよく、例えば、四角形状、三角形状、五角形等の多角形状、楕円形状、あるいは不定形状であってもよい。また、以下に説明する筐体12に関しては、内径の大きさが一定であるが、これに限定されるものではなく、筐体12の延出方向における途中位置で内径が変化してもよい。つまり、第一開口部12aの開口サイズと第二開口部12bの開口サイズとが互いに異なってもよい。
また、筐体12は、図2に示すように壁Bを貫通して配置されてもよい。図2は、第一変形例に係る音源収容体10Xを示す図である。図2に図示のケースでは、筐体12が、2つの空間を隔てる壁Bを貫通して設けられおり、筐体12内には、2つの空間のうちの一方から他方に向かって流体としての気体、例えば空気Wが流れる。なお、筐体12は、壁B内に完全に埋まった状態で配置されたものであってもよい。
In the following, a cylindrical housing 12 will be described as an example, but the shape of the housing 12 is not particularly limited, and the cross-sectional shape (opening shape) may be other than circular, for example. It may be a polygonal shape such as a quadrangle, a triangle, a pentagon, an ellipse, or an indefinite shape. Further, with respect to the housing 12 described below, the size of the inner diameter is constant, but the inner diameter is not limited to this, and the inner diameter may change at an intermediate position in the extending direction of the housing 12. That is, the opening size of the first opening 12a and the opening size of the second opening 12b may be different from each other.
Further, the housing 12 may be arranged so as to penetrate the wall B as shown in FIG. FIG. 2 is a diagram showing a sound source accommodating body 10X according to the first modification. In the case shown in FIG. 2, the housing 12 is provided so as to penetrate the wall B separating the two spaces, and the housing 12 serves as a fluid from one of the two spaces toward the other. A gas, for example, air W flows. The housing 12 may be arranged so as to be completely buried in the wall B.

筐体12内部に収容される音源としては、音源自体が音を発生する機器が挙げられ、例えば、作動音又は駆動音を発生する機器(具体的には、ファン、モータ及びポンプ等の回転体等)、作動に伴ってノイズ音を発生する電気制御機器(具体的には、インバータ、パワーサプライ、昇圧器、昇圧コンバータ及びインバータを含むパワーコントロールユニット(PCU)、大容量コンデンサ、セラミックコンデンサ、インダクタ、コイル、スイッチング電源及びトランス等)、並びに摩擦音等を発生させる機械部品(具体的には、ギア又はアクチュエータによる移動機構等)が挙げられる。 Examples of the sound source housed inside the housing 12 include devices that generate sound by the sound source itself, and examples thereof include devices that generate operating sound or driving sound (specifically, rotating bodies such as fans, motors, and pumps). Etc.), electrical control equipment that generates noise during operation (specifically, power control units (PCUs) including inverters, power supplies, boosters, step-up converters and inverters, large-capacity capacitors, ceramic capacitors, inductors) , Coil, switching power supply, transformer, etc.), and mechanical parts that generate frictional noise (specifically, a moving mechanism by a gear or an actuator, etc.).

以上に挙げた音源からは音(騒音)が発生し、その騒音は、空気中を伝播する。音源が回転体である場合には、回転数に応じた周波数の音が発生する。図1に図示の構成を例に挙げて説明すると、図1に図示の構成では、回転体としてのファン14が筐体12内部に収容されている。このファン14は、軸流ファンであり、X枚の羽根16と、筐体12の延出方向に沿った回転軸18と、を有する。また、ファン14は、定常状態では1分間あたりにR回回転する。このような構成においては、ファン14の回転により、その回転数に応じた音が発生し、その音の極大周波数fxがXR/60の整数倍となる。ここで、極大周波数fxは、音源で発生する音の可聴域での強度(具体的には、音圧:Sound Pressure Level[単位:dB])が極大となる周波数のことであり、以下では、ピーク周波数とも言う。 Sound (noise) is generated from the sound sources listed above, and the noise propagates in the air. When the sound source is a rotating body, a sound having a frequency corresponding to the rotation speed is generated. Explaining the configuration shown in FIG. 1 as an example, in the configuration shown in FIG. 1, the fan 14 as a rotating body is housed inside the housing 12. The fan 14 is an axial flow fan and has X blades 16 and a rotating shaft 18 along the extending direction of the housing 12. Further, the fan 14 rotates R times per minute in a steady state. In such a configuration, the rotation of the fan 14 generates a sound corresponding to the rotation speed, and the maximum frequency fx of the sound is an integral multiple of XR / 60. Here, the maximum frequency fx is a frequency at which the intensity of the sound generated by the sound source in the audible range (specifically, sound pressure: Sound Pressure Level [unit: dB]) is maximized. Also called peak frequency.

また、音源としては、音源自体が音を発生する機器の他に、筐体12内を流れる気体(流体)による風切り音を発生するものが含まれる。風切り音を発生する音源としては、上記のファン14、及び、筐体12内に配置される図3に図示の抵抗体20が挙げられる。抵抗体20は、気流の流れに対する抵抗体であり、ファン14の下流側で気流に当たる物体であり、例えば、ウレタン、グラスウール、及びフェルト等の吸音材;剛体からなる金属製又はアクリル樹脂製の共鳴型防音構造;ファン14の駆動を制御するための基盤及び付属の配線;筐体12の組み立てに使用されたネジ等の固定具などが挙げられる。
なお、図3は、第二変形例に係る音源収容体10Yの模式断面図であり、同図に図示の構成では、ファン14及び抵抗体20が筐体12内部に収容されている。ただし、これに限定されるものではなく、ファン14がなく抵抗体20のみが筐体12内部に収容されている構成であってもよい。
Further, the sound source includes a device that generates a wind noise due to a gas (fluid) flowing in the housing 12, in addition to a device that the sound source itself generates a sound. Examples of the sound source that generates the wind noise include the fan 14 and the resistor 20 shown in FIG. 3 arranged in the housing 12. The resistor 20 is a resistor against the flow of the air flow, and is an object that hits the air flow on the downstream side of the fan 14, for example, a sound absorbing material such as urethane, glass wool, and felt; a resonance made of a metal or acrylic resin made of a rigid body. Mold soundproof structure; a board for controlling the drive of the fan 14 and attached wiring; a fixture such as a screw used for assembling the housing 12 and the like.
Note that FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the sound source accommodating body 10Y according to the second modification, and in the configuration shown in the figure, the fan 14 and the resistor 20 are housed inside the housing 12. However, the present invention is not limited to this, and the configuration may be such that there is no fan 14 and only the resistor 20 is housed inside the housing 12.

ところで、複数の共鳴モード、より詳しくは、1次のモード及びn(nは、2以上の自然数)以上の次数のモードにおける筐体12の共鳴周波数が存在することが知られている。つまり、筐体12は、音波に対して複数の共鳴モードを有する。また、筐体12の共鳴周波数は、筐体12の形状に応じて決まる。さらに、本発明者らの検討によれば、共鳴周波数付近の音は、筐体12を通過して筐体12から共鳴増幅されて出てくる傾向にあることが分かった。このことは、図4に示す実験系にて明らかにすることができる。具体的に説明すると、筐体12の外側(具体的には、筐体12の一端側の開口と対向する位置)に配置された音源MSからホワイトノイズの音を発生させ、その音の音圧レベル(SPL)を、筐体12の他端側の開口と対向する位置に配置された計測用マイクMPにて測定する。この測定により、図5に示すように、n(nは2以上の自然数)次以上の各モードにおける筐体12の共鳴周波数fn、fn+1、fn+2・・・では、音源MSからの音が筐体12を通過して計測用マイクMP側へ出やすいことが分かった。
なお、図4は、音源MSを筐体の外側に配置して行われる音圧測定の説明図である。図5は、各次数のモードにおける音圧の測定結果を示す図であり、図中の横軸が周波数を、縦軸が音圧(SPL)を、それぞれ示している。また、図5中、矢印にて示す箇所は、n次以上の各共鳴モードにおける共鳴周波数での音圧を示している。
By the way, it is known that there are resonance frequencies of the housing 12 in a plurality of resonance modes, more specifically, a primary mode and a mode having an order of n (n is a natural number of 2 or more) or higher. That is, the housing 12 has a plurality of resonance modes with respect to sound waves. Further, the resonance frequency of the housing 12 is determined according to the shape of the housing 12. Further, according to the study by the present inventors, it has been found that the sound near the resonance frequency tends to pass through the housing 12 and be resonantly amplified and output from the housing 12. This can be clarified by the experimental system shown in FIG. Specifically, a white noise sound is generated from a sound source MS arranged on the outside of the housing 12 (specifically, a position facing the opening on one end side of the housing 12), and the sound pressure of the sound is generated. The level (SPL) is measured by a measurement microphone MP arranged at a position facing the opening on the other end side of the housing 12. By this measurement, as shown in FIG. 5, at the resonance frequencies fn, fn + 1, fn + 2 ... Of the housing 12 in each mode of n (n is a natural number of 2 or more) or higher, the sound from the sound source MS is the housing. It was found that it was easy to go out to the measurement microphone MP side after passing through 12.
Note that FIG. 4 is an explanatory diagram of sound pressure measurement performed by arranging the sound source MS on the outside of the housing. FIG. 5 is a diagram showing the measurement results of sound pressure in each mode of order, in which the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents sound pressure (SPL). Further, in FIG. 5, the part indicated by the arrow indicates the sound pressure at the resonance frequency in each resonance mode of order n or higher.

上記の現象は、図6に図示のモデルを用いたシミュレーションからも明らかである。シミュレーションには、有限要素法計算ソフトCOMSOL MultiPhysics ver5.3a(COMSOL社)の音響モジュールを用い、モデルについては、筒状の筐体12によって連結された二つの空間のうち、一方の空間の半球状の面(入射面Si)から音波を入射させ、他方の空間の半球状の面(出射面So)に到達させた。なお、出射面Soの外側は、完全吸収境界領域PML(Perfect Matched Layer)とし、Z軸(図6の縦方向に相当する軸)に対する円筒軸対称モデルとした。また、筐体12については、内径を75mmとし、全長(図6中の長さd)を195mmとした。そして、出射面So各部における音波の音圧スペクトルを求め、その二乗値の平均値を算出し、その値を用いて音圧レベルのスペクトルを取得した。ちなみに、図6は、筐体12のモードを算出するためのシミュレーションモデルを示す図である。 The above phenomenon is also clear from the simulation using the model shown in FIG. For the simulation, the acoustic module of the finite element method calculation software COMSOL MultiPhysics ver5.3a (COMSOL) is used, and for the model, the hemisphere of one of the two spaces connected by the tubular housing 12 is used. A sound wave was incident from the surface (incident surface Si) to reach the hemispherical surface (emission surface So) of the other space. The outside of the exit surface So was a perfect matched layer (PML), and a cylindrical axis symmetry model with respect to the Z axis (axis corresponding to the vertical direction in FIG. 6) was used. The inner diameter of the housing 12 was 75 mm, and the total length (length d in FIG. 6) was 195 mm. Then, the sound pressure spectrum of the sound wave in each part of the exit surface So was obtained, the average value of the squared values was calculated, and the spectrum of the sound pressure level was acquired using the value. Incidentally, FIG. 6 is a diagram showing a simulation model for calculating the mode of the housing 12.

上記のシミュレーション結果によれば、図7に示す通り、1~4次の各モードにおける共鳴周波数では、筐体12を通過して出射面Soに到達した音の音圧が極大となる。つまり、音源が発生した音の極大周波数(ピーク周波数)が筐体12の共鳴周波数と一致すると、上記の音が筐体12内で増幅されて筐体12から出てくる。増幅された音は、騒音となって問題となる。ちなみに、n次(nは2以上の自然数)の共鳴モードと対応する周波数において、筐体12内には、図8に図示したような筐体内部に節を伴う音圧の定在波が生じる。この定在波は、筐体12内における音圧分布を表している。ちなみに、nが1である場合には、筐体内部に節は存在しないことになる。
なお、図7は、音圧スペクトルに関するシミュレーションの結果を示す図である。図8は、n次のモードと対応する周波数において筐体12内で生じる音圧の定在波を示す図であり、より詳しくは、nが2、3及び4であるときの定在波を示している。
According to the above simulation result, as shown in FIG. 7, at the resonance frequency in each of the 1st to 4th order modes, the sound pressure of the sound that has passed through the housing 12 and reached the exit surface So becomes maximum. That is, when the maximum frequency (peak frequency) of the sound generated by the sound source matches the resonance frequency of the housing 12, the above sound is amplified in the housing 12 and comes out of the housing 12. The amplified sound becomes noise and becomes a problem. By the way, at the frequency corresponding to the resonance mode of the nth order (n is a natural number of 2 or more), a standing wave of sound pressure with a node is generated inside the housing as shown in FIG. .. This standing wave represents the sound pressure distribution in the housing 12. By the way, when n is 1, there is no node inside the housing.
Note that FIG. 7 is a diagram showing the results of a simulation relating to the sound pressure spectrum. FIG. 8 is a diagram showing a standing wave of sound pressure generated in the housing 12 at a frequency corresponding to the nth-order mode, and more specifically, a standing wave when n is 2, 3 and 4. Shows.

また、本発明者らの検討によれば、筐体12の内部に音源が収容された構成において、筐体12の共鳴周波数に近い周波数の音が音源で発生すると、その音が筐体12の共鳴によって増幅され得ることが分かった。この場合、筐体12を抜ける音は、筐体12が設けられていない場合の音に比べて、大きくなり得る。 Further, according to the study by the present inventors, in a configuration in which a sound source is housed inside the housing 12, when a sound having a frequency close to the resonance frequency of the housing 12 is generated by the sound source, the sound is generated by the housing 12. It was found that it could be amplified by resonance. In this case, the sound coming out of the housing 12 may be louder than the sound when the housing 12 is not provided.

一方、本発明者らは、筐体12の内部に音源が収容された構成において、筐体12の内部での音源の配置位置を調整することで、筐体12の共鳴が抑えられ、筐体12から出てくる音の強度(音圧)が小さくなることを明らかにした。このことは、図9に示す実験系にて明らかにすることができる。図9は、音源を筐体の内部に配置して行われる音圧測定の説明図である。 On the other hand, in the configuration in which the sound source is housed inside the housing 12, the present inventors adjust the arrangement position of the sound source inside the housing 12 to suppress the resonance of the housing 12 and suppress the resonance of the housing 12. It was clarified that the intensity (sound pressure) of the sound coming out of 12 becomes smaller. This can be clarified by the experimental system shown in FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of sound pressure measurement performed by arranging a sound source inside the housing.

具体的に説明すると、音源MSから、図10に示すようなスペクトルとなるホワイトノイズの音を発生させる。また、図9の実験系では、筐体12の内部における音源MSの配置位置を調整し、具体的には、図11に図示の位置P1又は位置P2に音源Msを配置する。ここで、位置P1は、筐体12の延出方向において、筐体12内で発生した2次の共鳴モードの定在波(厳密には、2次の共鳴モードと対応する周波数において筐体12内に生じる音圧の定在波)の節位置と一致する位置である。位置P2は、筐体12の延出方向において上記の節位置から幾分離れた位置、具体的には、定在波の波長をλ(単位はm)としたときに節位置からの距離がλ/8よりも大きくなる位置である。
なお、図10は、理想的なホワイトノイズについての音圧レベルのスペクトルを示す図である。図11は、筐体12内における音源MSの配置位置を示す図である。
Specifically, the sound source MS generates a white noise sound having a spectrum as shown in FIG. Further, in the experimental system of FIG. 9, the arrangement position of the sound source MS is adjusted inside the housing 12, and specifically, the sound source Ms is arranged at the position P1 or the position P2 shown in FIG. Here, the position P1 is a standing wave of the secondary resonance mode generated in the housing 12 in the extending direction of the housing 12 (strictly speaking, the housing 12 at a frequency corresponding to the secondary resonance mode). It is a position that coincides with the node position of the standing wave of sound pressure generated inside. The position P2 is a position separated from the above-mentioned node position in the extending direction of the housing 12, specifically, the distance from the node position when the wavelength of the standing wave is λ (unit is m). It is a position that is larger than λ / 8.
Note that FIG. 10 is a diagram showing a spectrum of sound pressure levels for ideal white noise. FIG. 11 is a diagram showing the arrangement position of the sound source MS in the housing 12.

音源MSが位置P2にある場合には、図12に示すように、2次モードに対応する周波数f2とその付近の周波数にて、筐体が無い場合と比較して音が増幅されて筐体12から出てくる。 When the sound source MS is at the position P2, as shown in FIG. 12, the sound is amplified at the frequency f2 corresponding to the secondary mode and the frequency in the vicinity thereof as compared with the case without the housing, and the housing is amplified. Comes out of twelve.

これに対して、音源MSが位置P1にある場合には、図12に示すように、2次モードに対応する周波数f2と極めて近い周波数の音が弱まる。
なお、図12は、図10に図示のホワイトノイズを発生する音源MSの、筐体内部における配置位置を変えたときの、音圧レベルのスペクトルを示す図である。
On the other hand, when the sound source MS is at the position P1, as shown in FIG. 12, the sound having a frequency extremely close to the frequency f2 corresponding to the secondary mode is weakened.
Note that FIG. 12 is a diagram showing a spectrum of the sound pressure level when the arrangement position of the sound source MS that generates the white noise shown in FIG. 10 is changed inside the housing.

以上のように、筐体12の内部において音源MSが、n次のモードと対応する周波数における音圧の定在波の節位置付近に配置されていれば、n次のモードでの筐体12の共鳴を弱め、筐体12から出てくる音を低減することが可能となる。
なお、上述の例では、音源MSからワイトノイズを発生させているが、音源MSから発する音のスペクトルが可聴域で周波数f2付近に極大値を有する場合には、可聴域全体の騒音における、周波数f2の騒音が占める割合(寄与度)が大きくなる。このような場合には、周波数f2における音圧の定在波の節位置付近に音源MSを配置すれば、寄与度が大きな周波数f2での共鳴を弱めることができる。この結果、騒音そのものを大いに低減させることに繋がる。
As described above, if the sound source MS is arranged near the node position of the standing wave of the sound pressure at the frequency corresponding to the n-th order mode inside the housing 12, the housing 12 in the n-th order mode It is possible to weaken the resonance of the housing 12 and reduce the sound emitted from the housing 12.
In the above example, the white noise is generated from the sound source MS, but when the spectrum of the sound emitted from the sound source MS has a maximum value near the frequency f2 in the audible range, the frequency f2 in the noise of the entire audible range. The ratio (contribution) of the noise of the noise increases. In such a case, if the sound source MS is arranged near the node position of the standing wave of the sound pressure at the frequency f2, the resonance at the frequency f2 having a large contribution can be weakened. As a result, the noise itself is greatly reduced.

以上の点に着目し、本発明では、n次のモードと対応する周波数における音の波長をλとしたときに、筐体12における音源の配置位置を、定在波の節位置からの距離がλ/8以下となる範囲内に設定することとしている。また、可聴域内においてn次のモードにおける筐体の共鳴周波数fnと、音源で発生する音の可聴域での音圧が極大となる極大周波数fx(すなわち、ピーク周波数)との間には、下記の関係式(1)が成立するようなfn及びfxが存在する。
fn-Δf/4≦fx≦fn+Δf/4 (1)
ここで、Δfは、前述したように、nと連続する次数(すなわち、n+1又はn-1)のモード及びn次のモードの各々における筐体12の共鳴周波数の間の差分である。
Focusing on the above points, in the present invention, when the wavelength of the sound at the frequency corresponding to the nth-order mode is λ, the position of the sound source in the housing 12 is the distance from the node position of the standing wave. It is set within the range of λ / 8 or less. Further, between the resonance frequency fn of the housing in the nth-order mode in the audible range and the maximum frequency fx (that is, the peak frequency) at which the sound pressure of the sound generated by the sound source in the audible range is maximized, the following There are fn and fx such that the relational expression (1) of is satisfied.
fn−Δf / 4 ≦ fx ≦ fn + Δf / 4 (1)
Here, Δf is the difference between the resonance frequencies of the housing 12 in each of the mode of the order continuous with n (that is, n + 1 or n-1) and the mode of the nth order, as described above.

すなわち、本発明において、筐体内12に配置された音源で発する音のスペクトルは、図13に示すような分布となっており、極大周波数fx(ピーク周波数)が共鳴周波数fn付近にあり、厳密には、上記の関係式(1)を満たす値となっている。図13は、本発明に係る音源で発生する音のスペクトルを示しており、より詳しくは、共鳴周波数付近の周波数fxにて音圧が極大となる音のスペクトルを示す図である。 That is, in the present invention, the spectrum of the sound emitted by the sound source arranged in the housing 12 has a distribution as shown in FIG. 13, and the maximum frequency fx (peak frequency) is in the vicinity of the resonance frequency fn, and strictly speaking. Is a value that satisfies the above relational expression (1). FIG. 13 shows a spectrum of a sound generated by a sound source according to the present invention, and more specifically, is a diagram showing a spectrum of a sound having a maximum sound pressure at a frequency fx near the resonance frequency.

本発明に係る音源で発生する音のスペクトルが図13に図示のスペクトルとなる場合において、音源が位置P2に配置されていると、図14に示すように、共鳴周波数で音が増幅されて音圧が増加する。なお、図14では、2次のモードにおける筐体12の共鳴周波数がf2となっている。
一方、音源が位置P1(2次の共鳴モードにおける定在波の節位置)に配置されていると、図14に示すように、音源が位置P2に配置されている場合に比して、共鳴周波数での音圧が著しく下がる。本発明の音源収容体は、このような現象を利用したものであり、音源の配置位置の調整によって、筐体12から出てくる音の低減を図るものである。
なお、図14は、図13に図示の音のスペクトルとなる音源の、筐体12内部における配置位置を変えたときの、音圧を示す図である。具体的には、図14には、音源を位置P1に配置したときのグラフと、音源を位置P2に配置したときのグラフとが図示されている。
In the case where the spectrum of the sound generated by the sound source according to the present invention is the spectrum shown in FIG. 13, if the sound source is arranged at the position P2, the sound is amplified at the resonance frequency and the sound is amplified as shown in FIG. The pressure increases. In FIG. 14, the resonance frequency of the housing 12 in the secondary mode is f2.
On the other hand, when the sound source is arranged at the position P1 (the node position of the standing wave in the second-order resonance mode), as shown in FIG. 14, the sound source resonates as compared with the case where the sound source is arranged at the position P2. The sound pressure at the frequency drops significantly. The sound source accommodating body of the present invention utilizes such a phenomenon, and aims to reduce the sound emitted from the housing 12 by adjusting the arrangement position of the sound source.
Note that FIG. 14 is a diagram showing the sound pressure when the arrangement position of the sound source, which is the spectrum of the sound shown in FIG. 13, is changed inside the housing 12. Specifically, FIG. 14 shows a graph when the sound source is arranged at the position P1 and a graph when the sound source is arranged at the position P2.

以上のように、本発明の音源収容体では、筐体12内における音源の配置位置を調整するだけで、音源で発生した音を効果的に低減することが可能である。つまり、本発明の音源収容体によれば、特に筐体12の形状等を変える必要がなく、また、筐体12内に吸音材等を配置する必要もないので、吸音材等の配置によって通気性を損なうことがない。かかる点において、本発明の音源収容体は、特許文献1に記載の消音装置よりも有利である。 As described above, in the sound source accommodating body of the present invention, it is possible to effectively reduce the sound generated by the sound source only by adjusting the arrangement position of the sound source in the housing 12. That is, according to the sound source accommodating body of the present invention, it is not necessary to change the shape of the housing 12 or the like, and it is not necessary to arrange the sound absorbing material or the like in the housing 12, so that the sound absorbing material or the like is used for ventilation. Does not impair sex. In this respect, the sound source accommodating body of the present invention is more advantageous than the muffling device described in Patent Document 1.

具体的に説明すると、特許文献1に記載の消音装置では、消音のために筐体内に吸音材を配置することになっているが、吸音材を用いた分だけ費用が嵩み、筐体内部のスペースが吸音材によって占められるために通気性(通風性)が損なわれる。一方で、吸音材等の防音機器を用いながらも通風性を確保するためには、例えば、防音機器を筐体側面に設置したり、筐体のサイズを大きくしたりすることが考えられるが、その場合には筐体及び筐体周辺の肥大化(大型化)に繋がってしまう。 Specifically, in the sound deadening device described in Patent Document 1, a sound absorbing material is arranged in the housing for sound deadening, but the cost increases due to the use of the sound absorbing material, and the inside of the housing is increased. Breathability (ventilation) is impaired because the space is occupied by the sound absorbing material. On the other hand, in order to ensure ventilation while using a soundproofing device such as a sound absorbing material, for example, it is conceivable to install the soundproofing device on the side surface of the housing or increase the size of the housing. In that case, it leads to enlargement (larger size) of the housing and the periphery of the housing.

これに対して、本発明の音源収容体では、筐体12内に吸音材を配置しなくとも音源の配置位置を調整するだけで、音源で発生した音の音圧を下げることができる(図14参照)。それ故に、筐体12及び筐体12周辺の構成を変える必要がなく、また、筐体12の通気性が損なわれることもない。したがって、本発明の音源収容体であれば、筐体の大型化及び通気性の逸失を回避しつつ、音源で発生した音を効果的に低減することが可能となる。 On the other hand, in the sound source accommodating body of the present invention, the sound pressure of the sound generated by the sound source can be lowered only by adjusting the arrangement position of the sound source without arranging the sound absorbing material in the housing 12 (Fig.). 14). Therefore, it is not necessary to change the configuration of the housing 12 and the periphery of the housing 12, and the air permeability of the housing 12 is not impaired. Therefore, with the sound source accommodating body of the present invention, it is possible to effectively reduce the sound generated by the sound source while avoiding the enlargement of the housing and the loss of air permeability.

なお、音源で発生した音をより効果的に低減する上では、音源の配置位置と定在波の節位置との間の距離は、音源の配置位置が節位置と同じ位置であることがより好ましい。
また、筐体12が直線状の筺体である場合には、モードに対応する周波数、並びにその周波数における腹及び節の各々の位置は、筺体の長さに応じて一意に決まるが、筐体12が直線以外の複雑な形状を有する筺体である場合にも、筺体12の内部にてマイクの位置を少しずつ(例えば5mmずつ)ずらしながら音圧を測定することにより、任意の周波数における音圧の腹及び節の位置を特定することができる。
In order to more effectively reduce the sound generated by the sound source, the distance between the arrangement position of the sound source and the node position of the standing wave is such that the arrangement position of the sound source is the same as the node position. preferable.
Further, when the housing 12 is a linear housing, the frequency corresponding to the mode and the positions of the antinodes and nodes at the frequency are uniquely determined according to the length of the housing, but the housing 12 Even if is a housing having a complicated shape other than a straight line, the sound pressure at an arbitrary frequency can be measured by measuring the sound pressure while shifting the position of the microphone little by little (for example, by 5 mm) inside the housing 12. The position of the abdomen and nodes can be identified.

以下、下記の実施例に基づいて本発明をより詳細に説明する。なお、下記の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容及び処理手順等については、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は、下記の実施例によって限定的に解釈されるべきものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on the following examples. The materials, amounts, ratios, treatment contents, treatment procedures, etc. shown in the following examples can be appropriately changed as long as they do not deviate from the gist of the present invention. Therefore, the scope of the invention should not be construed as limiting by the examples below.

〔実施例1〕
-音源について-
実施例1及び後述する比較例1、2では、音源として、図15に図示の音圧レベルのスペクトルとなるように音を発生する音源を用いた。図15は、実施例1にて用いられる音源で発生する音の音圧レベルのスペクトルを示す図である。なお、図15に図示した音圧レベルのスペクトルは、筐体を設置せず音源のみとし、音源から300mm離れた位置に配置した計測用マイクにて測定した。
上記の音源で発生する音は、図15に示すように、音圧が略一定(具体的には、0dB付近で一定)のホワイトノイズに、周波数1400Hzで音圧が30dBとなるピーク音を合成したものである。すなわち、上記の音源で発生する音の音圧レベルのスペクトルは、1400Hzで極大(ピーク)となっている。
[Example 1]
-About the sound source-
In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 described later, a sound source that generates sound so as to have a spectrum of the sound pressure level shown in FIG. 15 was used as a sound source. FIG. 15 is a diagram showing a spectrum of a sound pressure level of a sound generated by the sound source used in the first embodiment. The spectrum of the sound pressure level shown in FIG. 15 was measured with a measurement microphone arranged at a position 300 mm away from the sound source, using only the sound source without installing the housing.
As shown in FIG. 15, the sound generated by the above sound source is a combination of white noise having a substantially constant sound pressure (specifically, constant near 0 dB) and a peak sound having a sound pressure of 30 dB at a frequency of 1400 Hz. It was done. That is, the spectrum of the sound pressure level of the sound generated by the above sound source reaches the maximum (peak) at 1400 Hz.

-筐体について-
実施例1及び比較例1、2では、円筒状の筐体12を用意した。この筐体12の形状について図16を参照しながら説明すると、直径rが75mmであり、全長L(延出方向における長さ)が195mmである。また、開口端補正値Laを0.6L(=22.5mm)として計算すると、開口端補正後の筐体12の全長L+2Laは、240mmとなる。以上のような形状の筐体を、一辺が50cmであり、且つ、厚みが5cmである吸音ウレタン(不図示)の上に配置した。ちなみに、図16は、音源及び計測用マイクMPの配置位置についての説明図である。
また、上述した音源は、筐体12内に配置されている。また、音源で発生して筐体12から出てくる音の音圧を測定するため、計測用マイクMPを筐体12の外側に配置した。ここで、計測用マイクMPは、図16に示すように、筐体12の延出方向における筐体12の中央部から距離I(具体的には、30cm)だけ離れた位置に配置された。また、計測用マイクMPの、床からの高さは、15cmとした。
なお、以下では、筐体12の延出方向における音源の配置位置及び定在波の節位置のそれぞれを、補正後の開口端(図16では左側の開口端)からの距離にて表すこととする。
-About the housing-
In Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, a cylindrical housing 12 was prepared. Explaining the shape of the housing 12 with reference to FIG. 16, the diameter r is 75 mm, and the total length L (length in the extension direction) is 195 mm. Further, when the end correction value La is calculated as 0.6 L (= 22.5 mm), the total length L + 2La of the housing 12 after the end correction is 240 mm. The housing having the above-mentioned shape was placed on a sound-absorbing urethane (not shown) having a side of 50 cm and a thickness of 5 cm. Incidentally, FIG. 16 is an explanatory diagram regarding the arrangement position of the sound source and the measurement microphone MP.
Further, the above-mentioned sound source is arranged in the housing 12. Further, in order to measure the sound pressure of the sound generated by the sound source and output from the housing 12, the measurement microphone MP is arranged outside the housing 12. Here, as shown in FIG. 16, the measurement microphone MP is arranged at a position separated from the central portion of the housing 12 in the extending direction of the housing 12 by a distance I (specifically, 30 cm). The height of the measurement microphone MP from the floor was set to 15 cm.
In the following, each of the arrangement position of the sound source and the node position of the standing wave in the extension direction of the housing 12 will be represented by the distance from the corrected open end (the open end on the left side in FIG. 16). do.

以上のような形状の筐体12に関し、各共鳴モードの対応周波数(共鳴周波数)及び各共鳴モードにて生じる定在波の節位置を、表1に示す。 Table 1 shows the corresponding frequencies (resonance frequencies) of each resonance mode and the node positions of the standing waves generated in each resonance mode with respect to the housing 12 having the above-mentioned shape.

Figure 0007092635000001
Figure 0007092635000001

ここで、上記の音源で発生する音の極大周波数fx(ピーク周波数)は、前述したように、1400Hzである。また、表1から明らかなように、連続する2つのモードの各々における対応周波数(共鳴周波数)の差分Δfは、714.6Hzである。したがって、極大周波数fxは、共鳴のモード次数nが2であるときに、共鳴周波数fnとの間で下記の関係式を満たすことになる。換言すると、実施例1、比較例1及び比較例2では、極大周波数fxの間で下記の関係式を満たす共鳴周波数fn(n=2)が存在する。
fn-Δf/4≦fx≦fn+Δf/4 (n=2)
Here, the maximum frequency fx (peak frequency) of the sound generated by the above sound source is 1400 Hz as described above. Further, as is clear from Table 1, the difference Δf of the corresponding frequencies (resonance frequencies) in each of the two consecutive modes is 714.6 Hz. Therefore, the maximum frequency fx satisfies the following relational expression with the resonance frequency fn when the mode order n of the resonance is 2. In other words, in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, there is a resonance frequency fn (n = 2) that satisfies the following relational expression between the maximum frequencies fx.
fn−Δf / 4 ≦ fx ≦ fn + Δf / 4 (n = 2)

なお、表1に示す各共鳴モードの対応周波数(共鳴周波数)は、前述した図6のモデルを用いたシミュレーションからも求めることができ、図7に示す音圧のシミュレーション結果(具体的には、図7に図示のピーク周波数)と略一致している。 The corresponding frequency (resonance frequency) of each resonance mode shown in Table 1 can also be obtained from the simulation using the model of FIG. 6 described above, and the sound pressure simulation result shown in FIG. 7 (specifically, It is substantially the same as the peak frequency shown in FIG. 7.

-音源の配置位置-
実施例1では、筐体12内における音源の配置位置X(具体的には、補正後の開口端からの距離)を120mmとした。この位置は、表1から分かるように、2次の共鳴モードに対応する周波数において筐体12内で生じる定在波の節位置と一致する。
また、比較例1では、筐体12内における音源の配置位置Xを180mmとした。この位置は、2次の共鳴モードに対応する周波数の波長をλとしたとき、その定在波の節位置(厳密には、筐体12の開口端に近い方の節位置)から2λ/8だけ離れている。
また、比較例2では、筐体12内における音源の配置位置Xを205mmとした。この位置は、2次の共鳴モードに対応する周波数の波長をλとしたとき、その定在波の節位置(厳密には、筐体12の開口端に近い方の節位置)から1.2λ/8だけ離れている。
-Sound source placement position-
In the first embodiment, the sound source arrangement position X (specifically, the distance from the corrected opening end) in the housing 12 is set to 120 mm. As can be seen from Table 1, this position coincides with the node position of the standing wave generated in the housing 12 at the frequency corresponding to the second-order resonance mode.
Further, in Comparative Example 1, the sound source arrangement position X in the housing 12 was set to 180 mm. This position is 2λ / 8 from the node position of the standing wave (strictly speaking, the node position closer to the open end of the housing 12) when the wavelength of the frequency corresponding to the second-order resonance mode is λ. Only apart.
Further, in Comparative Example 2, the sound source arrangement position X in the housing 12 was set to 205 mm. This position is 1.2λ from the node position of the standing wave (strictly speaking, the node position closer to the open end of the housing 12) when the wavelength of the frequency corresponding to the second-order resonance mode is λ. Only / 8 apart.

-評価-
実施例1、比較例1及び比較例2のそれぞれにおいて、音源で発生して筐体12を抜けた音の音圧を、図16に図示の計測用マイクMP(アコー社製 TYPE4152N)にて計測した。
実施例1における音圧の測定結果を図17に示し、比較例1における音圧の測定結果を図18に示し、比較例2における音圧の測定結果を図19に示す。なお、図17、図18及び図19の各々には、それぞれの測定結果が図示されており、さらに、筐体12が設けられていない場合に音源で発生した音の音圧レベルのスペクトル(すなわち、図15に図示のスペクトル)を参考例として図示されている。
-evaluation-
In each of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2, the sound pressure of the sound generated by the sound source and passing through the housing 12 is measured by the measurement microphone MP (TYPE4152N manufactured by Accor) shown in FIG. did.
The sound pressure measurement result in Example 1 is shown in FIG. 17, the sound pressure measurement result in Comparative Example 1 is shown in FIG. 18, and the sound pressure measurement result in Comparative Example 2 is shown in FIG. In addition, each of FIG. 17, FIG. 18 and FIG. 19 shows the respective measurement results, and further, the spectrum of the sound pressure level of the sound generated by the sound source when the housing 12 is not provided (that is,). , The spectrum shown in FIG. 15) is shown as a reference example.

実施例1では、図17乃至図19から分かるように、比較例1及び2、並びに筐体12が設けられていない参考例と比較して、ピーク周波数での音圧が著しく低減されている。なお、比較例1及び2では、筐体12が設けられていない参考例よりもピーク周波数での音圧が高くなっており、これは、音源で発生した音が筐体12の共鳴によって増幅したためであると考えられる。 In Example 1, as can be seen from FIGS. 17 to 19, the sound pressure at the peak frequency is significantly reduced as compared with Comparative Examples 1 and 2 and the reference example in which the housing 12 is not provided. In Comparative Examples 1 and 2, the sound pressure at the peak frequency is higher than that in the reference example in which the housing 12 is not provided, because the sound generated by the sound source is amplified by the resonance of the housing 12. Is considered to be.

〔シミュレーション1〕
先に説明した実施例1、比較例1及び比較例2と同様の条件にて、音源で発生して筐体12から出てくる音圧を、図20に図示のモデルを用いたシミュレーションによって求めた。図20は、実施例1、比較例1及び比較例2の条件で音圧をシミュレーションするためのモデルを示す図である。
[Simulation 1]
Under the same conditions as in Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2 described above, the sound pressure generated by the sound source and coming out of the housing 12 is obtained by simulation using the model shown in FIG. 20. rice field. FIG. 20 is a diagram showing a model for simulating sound pressure under the conditions of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2.

シミュレーションには、有限要素法計算ソフトCOMSOL MultiPhysics ver5.3a(COMSOL社)の音響モジュールを用いた。モデルについては、筐体12内に音源MSとしての点音源(モノポールポイントソース)を配置し、この点音源から発せられる音を、筒状の筐体12によって連結された二つの空間の各々に設けられた半球状の出射面Soに到達させた。出射面Soの外側は、完全吸収境界領域PMLとした。なお、点音源から発せられる音は、音圧が略一定(具体的には、約0dB付近で一定)のホワイトノイズに、周波数1400Hzで音圧が20dBとなるピーク音を合成したものである。すなわち、上記の点音源で発生する音のスペクトルは、1400Hzで極大(ピーク)となっている。 For the simulation, the acoustic module of the finite element method calculation software COMSOL MultiPhysics ver5.3a (COMSOL) was used. For the model, a point sound source (monopole point source) as a sound source MS is placed in the housing 12, and the sound emitted from this point sound source is transmitted to each of the two spaces connected by the cylindrical housing 12. It reached the provided hemispherical exit surface So. The outside of the exit surface So was a perfect absorbing boundary region PML. The sound emitted from the point sound source is a combination of white noise having a substantially constant sound pressure (specifically, constant at around 0 dB) and a peak sound having a sound pressure of 20 dB at a frequency of 1400 Hz. That is, the spectrum of the sound generated by the above-mentioned point sound source has a maximum (peak) at 1400 Hz.

また、上記のモデルでは、実施例1、比較例1及び比較例2の各々に対応させて音源MSの配置位置を変えている。なお、シミュレーション1では、筐体12の延出方向中央位置を原点位置とし、音源MSの配置位置Zを、筐体12の延出方向における原点位置からの距離で表している。 Further, in the above model, the arrangement position of the sound source MS is changed corresponding to each of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. In Simulation 1, the center position in the extension direction of the housing 12 is set as the origin position, and the arrangement position Z of the sound source MS is represented by the distance from the origin position in the extension direction of the housing 12.

実施例1に相当する条件では、音源MSの配置位置Zが0mmである。この位置は、2次の共鳴モードに対応する周波数において筐体12内で生じる定在波の節位置と一致する。
また、比較例1に相当する条件では、音源MSの配置位置Zが60mmである。この位置は、2次の共鳴モードに対応する周波数において筐体12内で生じる定在波の波長をλとしたとき、その定在波の節位置(厳密には、筐体12の中央に近い方の節位置)から2λ/8だけ離れている。
また、比較例2に相当する条件では、音源MSの配置位置Zが85mmである。この位置は、2次の共鳴モードに対応する周波数において筐体12内で生じる定在波の波長をλとしたとき、その定在波の節位置(厳密には、筐体12の中央に近い方の節位置)から1.2λ/8だけ離れている。
Under the conditions corresponding to the first embodiment, the arrangement position Z of the sound source MS is 0 mm. This position coincides with the node position of the standing wave generated in the housing 12 at the frequency corresponding to the second-order resonance mode.
Further, under the condition corresponding to Comparative Example 1, the arrangement position Z of the sound source MS is 60 mm. This position is close to the node position of the standing wave (strictly speaking, close to the center of the housing 12), where λ is the wavelength of the standing wave generated in the housing 12 at the frequency corresponding to the second-order resonance mode. It is 2λ / 8 away from the node position).
Further, under the condition corresponding to Comparative Example 2, the arrangement position Z of the sound source MS is 85 mm. This position is close to the node position of the standing wave (strictly speaking, close to the center of the housing 12), where λ is the wavelength of the standing wave generated in the housing 12 at the frequency corresponding to the second-order resonance mode. It is 1.2λ / 8 away from the node position).

図21は、実施例1、比較例1及び比較例2の条件でシミュレーションした音圧レベルのスペクトルを示している。図21に示すように、それぞれの条件でシミュレーションした音圧レベルのスペクトルは、先に説明した実測結果(図17~図19に図示の結果)と良好に一致していることが分かった。なお、シミュレーション1において、音圧は、出射面Soでの音圧を二乗し、二乗した音圧の平均値を算出し、その対数を求めて、さらにdB(デシベル)に換算することで得られる。 FIG. 21 shows spectra of sound pressure levels simulated under the conditions of Example 1, Comparative Example 1 and Comparative Example 2. As shown in FIG. 21, it was found that the spectrum of the sound pressure level simulated under each condition was in good agreement with the measured results (results shown in FIGS. 17 to 19) described above. In Simulation 1, the sound pressure is obtained by squared the sound pressure on the exit surface So, calculate the average value of the squared sound pressure, obtain the logarithm, and further convert it into dB (decibel). ..

〔シミュレーション2〕
シミュレーション2では、前述したシミュレーション1と同様の手法及びシミュレーションモデルを用いて、音源MSの配置位置Zを変えながら、筐体12から出てくるピーク音(具体的には、1400Hzの音)の音圧をシミュレーションした。図22は、音源MSの配置位置Zを変えて求めたピーク音の音圧のシミュレーション結果を示している。図22に示すように、音源MSの配置位置Zがλ/8以下の範囲(図22中、記号Aが付された矢印が示す範囲)にある場合、音源MSの配置位置Zがλ/8を超える場合と比較して、ピーク音の音圧が小さくなることが分かった。このことから、音の極大周波数fxが筐体12の共鳴周波数fn付近にある場合において、音源MSを定在波の節位置からλ/8以下の範囲内に配置することで、極大周波数fxでの音圧を効果的に低減できることが明らかとなった。
[Simulation 2]
In the simulation 2, the peak sound (specifically, the sound of 1400 Hz) emitted from the housing 12 is changed while changing the arrangement position Z of the sound source MS by using the same method and simulation model as the simulation 1 described above. The pressure was simulated. FIG. 22 shows the simulation result of the sound pressure of the peak sound obtained by changing the arrangement position Z of the sound source MS. As shown in FIG. 22, when the arrangement position Z of the sound source MS is in the range of λ / 8 or less (the range indicated by the arrow with the symbol A in FIG. 22), the arrangement position Z of the sound source MS is λ / 8. It was found that the sound pressure of the peak sound became smaller than that in the case of exceeding. From this, when the maximum frequency fx of the sound is near the resonance frequency fn of the housing 12, the sound source MS is arranged within the range of λ / 8 or less from the node position of the standing wave to obtain the maximum frequency fx. It was clarified that the sound pressure of the sound pressure can be effectively reduced.

以上までに説明した本発明の実施例1、並びにシミュレーション1及び2の各々の実施例1に相当する条件は、いずれも本発明の範囲にあるから、本発明の効果は明らかである。 Since the conditions corresponding to Example 1 of the present invention and Example 1 of Simulations 1 and 2 described above are all within the scope of the present invention, the effect of the present invention is clear.

10 音源収容体
10X 第一変形例に係る音源収容体
10Y 第二変形例に係る音源収容体
12 筐体
12a 第一開口部
12b 第二開口部
14 ファン
16 羽根
18 回転軸
20 抵抗体
MS 音源
MP 計測用マイク
W 空気の流れ
10 Sound source housing 10X Sound source housing according to the first modification 10Y Sound source accommodation according to the second modification 12 Housing 12a First opening 12b Second opening 14 Fan 16 Blades 18 Rotating shaft 20 Resistor MS Sound source MP Measurement microphone W Air flow

Claims (9)

音源と、前記音源を内部に収容する筐体と、を有する音源収容体であって、
前記筐体は、直線状に延出した筒状体であり、第一開口部及び第二開口部を有し、
前記筐体は、音波に対して複数の共鳴モードを有し、
前記音源は、前記筐体の内部において前記第一開口部及び前記第二開口部の間に配置され、前記筐体内を流れる気体の流れに対する抵抗体を含み
2以上の自然数をnとし、n次のモードにおける前記筐体の可聴域の共鳴周波数をfnとし、nと連続する次数のモード及びn次のモードの各々における前記筐体の共鳴周波数の間の差分をΔfとし、前記音源で発生する音の可聴域での強度が極大となる極大周波数fxとしたときに、下記の関係式が成立するようなfn及びfxが存在し、
fn-Δf/4≦fx≦fn+Δf/4
n次のモードの周波数における音の波長をλとしたときに、前記音源の配置位置は、n次のモードと対応する周波数において前記筐体内で生じる音圧の定在波の節位置からの距離がλ/8以下となる範囲内に配置されていることを特徴とする音源収容体。
A sound source accommodating body having a sound source and a housing for accommodating the sound source inside.
The housing is a cylindrical body extending in a straight line, has a first opening and a second opening, and has a first opening and a second opening.
The housing has a plurality of resonance modes with respect to sound waves.
The sound source is arranged inside the housing between the first opening and the second opening, and includes a resistor against the flow of gas flowing in the housing .
Let n be a natural number of 2 or more, let fn be the resonance frequency of the audible range of the housing in the nth-order mode, and be between the resonance frequency of the housing in each of the mode of the order continuous with n and the mode of the nth order. When the difference is Δf and the maximum frequency fx is the maximum intensity of the sound generated by the sound source in the audible range, fn and fx such that the following relational expression holds exist.
fn−Δf / 4 ≦ fx ≦ fn + Δf / 4
When the wavelength of the sound at the frequency of the nth order mode is λ, the arrangement position of the sound source is the distance from the node position of the standing wave of the sound pressure generated in the housing at the frequency corresponding to the nth order mode. A sound source accommodating body characterized in that is arranged within a range of λ / 8 or less.
前記音源が回転体を含む請求項1に記載の音源収容体。 The sound source accommodating body according to claim 1, wherein the sound source includes a rotating body. 前記音源がファンを含む請求項2に記載の音源収容体。 The sound source accommodating body according to claim 2, wherein the sound source includes a fan. 前記ファンは、前記筐体の延出方向に沿った回転軸を有する請求項3に記載の音源収容体。 The sound source accommodating body according to claim 3, wherein the fan has a rotation axis along an extension direction of the housing. 前記ファンは、X枚の羽根を有し、且つ、定常状態では1分間あたりにR回回転し、
前記極大周波数fxは、XR/60の整数倍である請求項3又は4に記載の音源収容体。
The fan has X blades and, in a steady state, rotates R times per minute.
The sound source accommodating body according to claim 3 or 4, wherein the maximum frequency fx is an integral multiple of XR / 60.
前記音源は、前記筐体内を流れる気体による風切り音を発生させる請求項1に記載の音源収容体。 The sound source housing according to claim 1, wherein the sound source generates a wind noise due to a gas flowing in the housing. 前記筐体は、2つの空間を隔てる壁を貫通して設けられおり、
前記筐体内には、前記2つの空間のうちの一方から他方に向かって前記気体が流れる請求項1乃至6のいずれか一項に記載の音源収容体。
The housing is provided so as to penetrate a wall separating the two spaces.
The sound source accommodating body according to any one of claims 1 to 6, wherein the gas flows from one of the two spaces toward the other in the housing.
前記筐体の延出方向において、前記第一開口部は、前記筐体の一端に位置し、前記第二開口部は、前記筐体の他端に位置している請求項1乃至のいずれか一項に記載の音源収容体。 Any of claims 1 to 7 , wherein the first opening is located at one end of the housing and the second opening is located at the other end of the housing in the extending direction of the housing. The sound source accommodating body described in the first item. 前記音源の配置位置は、前記定在波の節位置と同じ位置である請求項1乃至のいずれか一項に記載の音源収容体。 The sound source accommodating body according to any one of claims 1 to 8 , wherein the arrangement position of the sound source is the same position as the node position of the standing wave.
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