JPH08114109A - 低周波数騒音用共鳴型消音器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気流中の低周波数騒音を効果的に消音し、こ
の低周波数騒音に周波数変化が生じても効果的に消音で
きる共鳴型消音器を提供する。 【構成】 空気の流れを減速するディフューザ１と、こ
のディフューザ１の空気出口１ａに設けて騒音を消音す
る消音塔２とを有する設備において、前記ディフューザ
１と消音塔２との接続空間に共鳴箱３を形成し、この共
鳴箱３内に位置するディフューザ１に上流側開口孔４
Ａ，中央部開口孔４Ｂ，下流側開口孔４Ｃとを設け、こ
れらの開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃの周縁に枠部材６を設け
て消音の目的とする共鳴周波数に応じた所定面積と所定
厚さに形成するとともに、開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃに選
択的に開閉させる開閉手段を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この出願に係る発明は、低周波数
の騒音を共鳴させて消音するための共鳴型消音器に関
し、更に詳しくは、ディフューザと消音塔との接続空間
又は気流のある管路において、特に約３０ヘルツ以下の
低周波数の消音効果を向上させた低周波数騒音用共鳴型
消音器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、様々な分野で利用されている
設備において広帯域の騒音を空気中に発散している設備
があり、その一例として風洞実験を行うための風洞設備
がある。この風洞設備で、特に吹出し式の風洞設備は、
例えば図８の全体図に示すように、空気を蓄える球形タ
ンク５１と、この球形タンク５１からの空気を導く導管
５２と、この導管５２内の空気の圧力を調節する調圧弁
５３と、この調圧弁５３により調圧された空気を噴出す
る可変ノズル５４と、この可変ノズル５４から噴出され
た空気により模型実験するための測定部５５と、この測
定部５５からの空気を拡散させて減速するディフューザ
５６と、このディフューザ５６の空気出口に設けられて
騒音を消音する消音塔５７とから大きく構成されてい
る。

【０００３】このような風洞設備においては、上記測定
部５５に設けられた模型支持装置により実験模型を支持
し、タンク５１からの空気を調圧弁５３により圧力調節
して可変ノズル５４により模型位置で所定の風速となる
ように噴出し、この模型に作用する力やモーメント等を
測定することにより各種実験を行っている。そして、実
験後の高速空気はディフューザ５６により減速させら
れ、消音塔５７で消音された後大気中に放出されてい
る。

【０００４】また、通常は、消音塔５７が内部壁面に張
られたグラスウール等の吸音材と、曲がり５７ａとスプ
リッタ５７ｂとによって吸音する構成であるため、例え
ば、１２５ヘルツ以上の中，高周波数騒音や３０〜４０
ヘルツ以上の低周波数騒音はある程度は吸音することが
できるが、それ以下の低周波数、例えば１０ヘルツ程度
の低周波数にあっては吸音することができない。そのた
め、出口側に低周波数騒音を消音するための共鳴型消音
器５８が設けられている場合が多い。この共鳴型消音器
５８は、管路５８ａの周囲に形成された共鳴箱５８ｂの
中央部に開口孔５８ｃが設けられた一般的な共鳴型消音
器５８が用いられており、消音しようとする低周波数を
共鳴箱５８ｂで共鳴させて消音するように構成されてい
る。

【０００５】なお、この種の従来技術として特公昭55−
47212号公報記載の発明があるが、この公報記載の発明
は屈曲した共鳴多孔筒と吸音材とにより消音する消音装
置であり、また、他の従来技術として実公平３− 43362
号公報記載の発明があるが、この公報記載の発明は多段
拡張タイプの消音器で一部のリターンパイプに小孔を設
けて消音する消音器であり、これらの発明では、この出
願に係る発明が消音しようとする気流のある場合の低周
波数には適応が難しい。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】一方、近年、吹出し式
の風洞設備において、実験の高速化に対応して模型を高
マッハ数で試験する需要が急増しており、そのマッハ数
も、例えば３〜４程度となっている。また、マッハ数１
を越えて実験した場合、大気に戻る時に大きな衝撃波を
発生し、この衝撃波は、通常ディフューザ５６上流側の
管路の中で微妙に振動するため、この衝撃波により、通
常、約３０ヘルツ以下で、特に１０〜２０ヘルツ程度の
超低周波数の大きな騒音を発生してしまう。

【０００７】そして、この騒音は、上述したように消音
塔５７では消音できないため、出口側に設けられた低周
波数騒音専用の共鳴型消音器５８の消音効果のみによっ
て消音しようとしている。

【０００８】しかし、この共鳴型消音器５８では、管路
５８ａを比較的速度のある気流が流れるため、開口孔５
８ｃ部において気流音（気流が共鳴型消音器を通過する
際に発生する音）が発生し新たな騒音発生源となってし
まう。しかも、この騒音は、開口孔５８ｃの位置が適切
でない場合には共鳴周波数よりも低い周波数帯域では増
音してしまう場合がある。

【０００９】このような気流発生音を低く抑えるために
は、開口孔５８ｃの数を増やすとともに孔径を小さくす
る必要があるが、共鳴型消音器５８の構造面や施工面で
孔数を多くすることができない場合が多く、この場合に
は大きな開口孔を設けることにより対応する場合が多
い。

【００１０】しかし、大きな開口孔５８ｃを設けると、
管路５８ａ内に気流があるため開口孔５８ｃ部で気流が
乱れ、上記したように新たな騒音を発生させる。しか
も、開口孔５８ｃの面積が大きい程、気流の乱れが大き
くなって騒音発生レベルも増加してしまう。

【００１１】そのため、開口孔５８ｃを大きくすること
もできず、低周波数騒音は共鳴型消音器５８で効果的な
消音ができずに大気中へと漏出している。

【００１２】また、流量の多い超音速風洞の場合、既に
消音塔の高さは３０ｍ近くに達し、このような高所に更
に低周波騒音用の共鳴型消音器を付加することは工事が
難しいだけでなく、地域によっては建築基準法上の高さ
制限に触れる場合がある。

【００１３】このような低周波数の騒音は人間の耳には
聞こえないため、通常は騒音として捉えることが難しい
が、この低周波数の騒音は窓枠や家具等にがたつきや振
動等を生じさせたり、地震と間違えるような振動を生じ
させたりするため、騒音源周辺の生活環境に悪影響を及
ぼしている。

【００１４】このことは、上記風洞設備における騒音に
限られるものではなく、送風機の吸排気口等の気流のあ
る管路においても同様に低周波数の騒音を消音すること
ができないため、送風機の設けられた周辺の生活にも悪
影響を及ぼす場合がある。

【００１５】この出願に係る発明は上記課題に鑑みて、
気流中の低周波数騒音を効果的に消音することができる
共鳴型消音器を提供することを一つの目的とし、該低周
波数騒音に周波数変化が生じても効果的に消音すること
ができる共鳴型消音器を提供することをもう一つの目的
とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に係る低周波数騒音用共鳴型消音器は、空
気の流れを減速するディフューザと、該ディフューザの
空気出口に設けて騒音を消音する消音塔とを有する設備
において、前記ディフューザと消音塔との接続空間に共
鳴箱を形成し、該共鳴箱内に位置するディフューザの周
囲の少なくとも上流と下流に複数の開口孔を設け、該開
口孔に消音の目的とする低周波数騒音に応じて選択的に
開閉させる開閉手段を設けたことを特徴とするものであ
る。

【００１７】請求項２に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器は、上記請求項１の低周波数騒音用共鳴型消音器にお
いて、開口孔にパンチングメタルを設けたことを特徴と
するものである。

【００１８】請求項３に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器は、上記請求項２の低周波数騒音用共鳴型消音器にお
いて、パンチングメタルの開口率をほぼ２０％にしたこ
とを特徴とするものである。

【００１９】

【作用】請求項１に係る低周波数騒音用共鳴型消音器に
よれば、ディフューザと消音塔との接続空間に設けた共
鳴型消音器により、特別な設置スペースを要することな
くディフューザから消音塔へ流れる気流の消音の目的と
する低周波数を、ディフューザの周囲に設けた複数の開
口孔を開閉させる開閉手段により、消音の目的とする低
周波騒音に応じて、少なくとも上流と下流に設けた複数
の開口孔を選択的に開閉させて低周波数を消音すること
ができる。

【００２０】請求項２に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器によれば、上記請求項１の作用を奏するとともに、開
口孔に設けたパンチングメタルにより、気流音を増大さ
せることがなく消音できる。

【００２１】請求項３に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器によれば、上記請求項２の作用を奏するとともに、開
口率をほぼ２０％にしたパンチングメタルにより、パン
チングメタルの強度を落とすことなく気流音も増大させ
ることがなく上流からの伝播する低周波騒音を消音でき
る。

【００２２】

【実施例】以下、この出願に係る発明の一実施例を図面
に基づいて説明する。図１は低周波数騒音用共鳴型消音
器の一実施例を示す全体断面図で、図２は図１のＡ−Ａ
拡大断面図であり、吹出し式の風洞設備における実施例
を示している。

【００２３】図示するように、ディフューザ１とその空
気出口１ａ側に接続された消音塔２との間の接続空間に
共鳴箱３が形成さており、この実施例では、ディフュー
ザ１を支持する消音塔２の壁面の一部を利用した空間に
より共鳴箱３が形成されている。そして、この共鳴箱３
内に位置するディフューザ１の周囲には複数の開口孔４
が設けられており、この実施例では上流側開口孔４Ａと
下流側開口孔４Ｃ及び中央部開口孔４Ｂの３列を設け、
各列共に所定の大きさで等角度に８個の開口孔４Ａ，４
Ｂ，４Ｃを設けている。なお、各開口孔４Ａ，４Ｂ，４
Ｃの上流側には補強リブ５Ａ，５Ｂ，５Ｃを設けてディ
フューザ１の強度を保持している。

【００２４】そして、この実施例では図示していないが
これらの開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃに開閉蓋を設け、この
開閉蓋を、例えば手動若しくは流体圧シリンダ等のアク
チュエータを用いた開閉手段により開閉可能なよう構成
している。なお、この開閉は、発生する騒音や消音を目
的とする低周波数に応じて最適な位置を自動的に開閉す
るように構成してもよい。

【００２５】これは、テーパ状の共鳴型消音器において
は、通常、断面積が小さい所で大きな共鳴箱３を設けた
方が減音効果が大きいことから、音の主流側の断面が小
さい箇所、つまり上流側に開口孔４を設けた方が減音効
果が高く、一方、共鳴型消音器では、音圧の高い所に開
口孔４を設ければ減音効果が大きく、この開口孔４の位
置が適切でないと期待した減音効果が得られない場合が
あるからである。

【００２６】更に、上記するような風洞設備にあって
は、例えばマッハ数１．５程度の低マッハ数からマッハ
数４程度の高マッハ数までの実験を行うので、これによ
って低周波数騒音の発生位置に変化を生じる場合がある
ため、発生する騒音や消音目的とする騒音に応じて、上
記上流，下流又は中央の開閉蓋を開閉可能に構成して最
適な消音効果の実現を図っている。

【００２７】なお、この実施例ではディフューザ１の上
流側と下流側と中央部とに開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃを設
けているが、すくなくとも上流側と下流側とに設ければ
騒音の変化に対応することができる。また、以下の説明
における構成には、上流側にＡ，中央部にＢ，下流側に
Ｃを付して説明する。

【００２８】上記開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃの詳細を、上
流側開口孔４Ａを例にした図３(a)の平面図,(b)の横断
面図,(c)の縦断面図、及び図４の一部拡大図に基づいて
説明する。なお、４Ａ，４Ｂ，４Ｃは共鳴周波数が同一
に設定されている。

【００２９】まず、ディフューザ１の周方向に等角度で
設けられた開口孔４Ａの外周側、すなわち共鳴箱３側に
は、所定厚の枠部材６Ａ（全体は枠部材６）が設けられ
ている。この枠部材６Ａは、厚みＷを所定の厚みにする
ことにより、開口孔４Ａの面積と共鳴箱３の容積との関
係で所定の共鳴周波数を減衰するようにしている。すな
わち、このように連結空間を利用して共鳴型消音器Ｓを
構成した場合、共鳴箱３の容積には制限があるので、こ
の共鳴箱３の容積と消音を目的とする共鳴周波数に応じ
た開口孔４Ａの面積と開口孔４Ａの周縁の厚みＷに決定
している。そして、この開口孔４Ａの周縁の厚みＷを所
定値にするために、この実施例では予め所定の厚みＷに
形成された枠部材６Ａを設けている。この実施例では、
開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃの共鳴周波数が全て約８ヘルツ
となるように面積及び枠部材６Ａ，６Ｂ，６Ｃの厚みＷ
が設定されている。なお、開口孔４の大きさ及び枠部材
６の厚みＷは消音目的の低周波数に応じて決定すればよ
く、それにより目的とする共鳴周波数で効果的な消音が
可能となる。

【００３０】一方、このディフューザ１の内部を流れる
気流は、例えば４０m/s 程度の速度があるため、ディフ
ューザ１の周囲に複数の開口孔４Ａを設けた場合には、
この開口孔４Ａにより気流音が増加する場合がある。

【００３１】そこで、この実施例では開口孔４Ａにパン
チングメタル７Ａ（全体はパンチングメタル７）を設け
ることにより、ディフューザ１内部の気流に大きな乱れ
を生じさせないようにしている。このパンチングメタル
７Ａは、ディフューザ１と同一厚みのパンチングメタル
７Ａを取付ボルト８Ａで上記枠部材６Ａに取付けてお
り、パンチングメタル７Ａの周囲にスペーサ７ａを設け
ることよりパンチングメタル７Ａの内面がディフューザ
１の内面と同一面となるように構成されている。

【００３２】これによりパンチングメタル７Ａの内外面
は共にディフューザ１と同一面となっている。また、こ
のパンチングメタル７Ａは、ほぼ２０％の開口率で形成
されており、このパンチングメタル７Ａを設けることに
より、ディフューザ１の内部を流れる気流によって新た
な気流音を増音させることがなく、しかも開口孔４Ａ部
における十分な強度も発揮させている。なお、パンチン
グメタル７の開口率は、２０％以上、例えば５０％であ
ってもよいが、気流音の増音を低く抑えるためにはほぼ
２０％が好ましい。

【００３３】このようにこの出願に係る共鳴型消音器Ｓ
によれば、ディフューザ１と消音塔２との連結空間を利
用してディフューザ１の周囲を共鳴箱３に利用し、しか
もこのディフューザ１に開口孔４を設けて共鳴型消音器
Ｓを構成しているため、特別な設置スペースを必要とす
ることなく少ないスペースで共鳴型消音器Ｓを設備内に
設けることができる。

【００３４】以上のように構成された共鳴型消音器Ｓに
よれば、ディフューザ１の上流側から流れてきた気流中
の低周波数騒音は、共鳴型消音器Ｓに構成されたディフ
ューザ１の開口孔４から共鳴箱３側へと流れて共鳴し、
予め設定された所定の共鳴周波数に応じた低周波数騒音
が消音される。このことは、以下に示す実験結果から確
認することができる。

【００３５】図５の線図は、共鳴型消音器Ｓを構成する
ディフューザ１の入口における気流の速度を１５m/s,３
５m/s,４５m/s,６５m/s と変化させた時の出口側におけ
る気流音を測定した結果である。一点鎖線は開口孔４が
無い場合のデータであり、点線は開口孔４Ａを一列開放
したパンチングメタル７Ａ無しのデータであり、実線は
開口孔４Ａを一列開放したパンチングメタル７Ａ有りの
データである。なお、この実験は１／１５の模型実験で
あるため、約１０ヘルツの低周波数を１５倍した値に近
い中心周波数が約１６０ヘルツにおける値を例にする。

【００３６】この実験結果から、開口孔４の無い状態の
ディフューザ１に開口孔４Ａを開けると、約２〜７デシ
ベルの気流音の上昇が見られ、この開口孔４Ａにパンチ
ングメタル７Ａを設けると、気流速度が比較的速い３５
m/s 〜６５m/s においては、気流音、すなわち騒音のレ
ベルが下がることが確認できる。

【００３７】そして、図６(a),(b) のグラフ図に示すよ
うに、共鳴型消音器Ｓの消音性能をパンチングメタル７
Ａの無い状態とパンチングメタル７Ａを付けた状態とで
実験した時のスピーカ音だけを測定した結果を見ると、
パンチングメタル７Ａの無い状態であってもパンチング
メタル７Ａを付けた状態であっても共鳴型消音器Ｓの挿
入損失、すなわち消音量は１６０ヘルツで約２３デシベ
ルとなっており、効果的な消音効果が得られることが確
認できる。

【００３８】従って、これら図５，図６における実験結
果は１／１５の模型実験であることから、実際の設備に
あっては約１０ヘルツ付近で効果的な消音効果が得られ
ると言える。

【００３９】一方、開口孔４の開放位置による低周波数
騒音の消音効果は、図７(a) に示す上流側開口孔４Ａを
使用した場合のグラフ図と、(b) に示す下流側開口孔４
Ｃを使用した場合のグラフ図に示すような結果が得られ
る。このグラフ図において、黒塗り部ａを含んだグラフ
がディフューザ１を共鳴型消音器Ｓに構成する前のレベ
ルであり、黒塗り部ａが減音量で、薄塗り部ｂが増音量
である。なお、この結果は実際の共鳴型消音器Ｓにおけ
る実験結果を示しており、共鳴周波数を８ヘルツに設定
している。

【００４０】このグラフ図から、(a) に示す上流側開口
孔４Ａを開放させた共鳴型消音器Ｓの場合には、共鳴周
波数の８ヘルツとその上下において約１０デシベルの減
音量が確認されるが、それ以下の２〜５ヘルツにおいて
約５デシベル前後の増音量が確認されている。

【００４１】また、(b) に示す下流側開口孔４Ｃを開放
させた共鳴型消音器Ｓの場合には、共鳴周波数の８ヘル
ツとその上下において約１０デシベルの減音量が確認さ
れ、それ以下の３ヘルツ程度において僅かな増音が確認
されている。

【００４２】この実験結果によると、８ヘルツの共鳴周
波数では、ディフューザ１の上流側開口孔４Ａ、つまり
騒音源に近い小径側に設けた開口孔４Ａを開放させた方
が減音量が大きいことが確認された。しかし、上流側開
口孔４Ａを使用した場合には、約２〜５ヘルツにおいて
増音が確認されているため、この低周波数における増音
が問題となる場合には下流側開口孔４Ｃを使用すればよ
く、この出願に係る共鳴型消音器Ｓを適用する設備や消
音を目的とする低周波数に応じて最適な位置の開口孔４
を開放して使用すればよい。

【００４３】これらの開口孔４Ａ，４Ｂ，４Ｃは、発生
する低周波数騒音や消音目的とする低周波数に応じて上
流側開口孔４Ａ又は下流側開口孔４Ｃあるいは中央部開
口孔４Ｂを使用したり、これらの開口孔４Ａ，４Ｂ，４
Ｃを複数組合せて開放することにより最も効果的な消音
効果が得られる位置を使用すればよい。

【００４４】上記実施例では開口孔４を上流，中央，下
流の３箇所に設けているが、少なくとも上流と下流に設
ければ低周波数の変化にも対応することができ、その他
４箇所以上であってもよい。

【００４５】なお、上記実施例では、テーパ状のディフ
ューザ１を例に説明したが、ディフューザ１と消音塔２
との連結部がストレート状に構成されていてもこの出願
に係る発明を適用することは可能であり、共鳴型消音器
Ｓを構成するディフューザ１の形態は特に限定されるも
のではない。また、この場合にも上述した実施例と同等
の作用効果を奏することができる。

【００４６】また、上記共鳴型消音器Ｓは、気流のある
管路、例えば送風機の吸排気口等の気流のある管路にお
いても同様に適用することが可能であり、これらに適用
することにより、上述したディフューザ１を用いた共鳴
型消音器Ｓと同様の作用効果を奏することができる。

【００４７】

【発明の効果】この出願に係る発明は、以上説明したよ
うに構成しているので、以下に記載するような効果を奏
する。

【００４８】請求項１に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器によれば、ディフューザと消音塔との接続空間に設け
た共鳴型消音器により、特別な設置スペースを要するこ
となくディフューザから消音塔へ流れる気流の消音の目
的とする低周波数を、ディフューザの周囲に設けた複数
の開口孔を開閉させる開閉手段により、消音の目的とす
る低周波数騒音に応じて、少なくとも上流と下流に設け
た複数の開口孔を選択的に開閉させて低周波数を効果的
に消音することができるため、発生する低周波数又は消
音を目的とする低周波数に応じた効果的な消音が可能と
なる。

【００４９】請求項２に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器によれば、上記請求項１の効果を奏するとともに、開
口孔に設けたパンチングメタルにより、気流音を増大さ
せることなく効果的な消音が可能となる。

【００５０】請求項３に係る低周波数騒音用共鳴型消音
器によれば、上記請求項２の効果を奏するとともに、開
口率をほぼ２０％にしたパンチングメタルにより、パン
チングメタルの強度を落とすことなく気流音も増大させ
ることなく効果的な消音が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この出願に係る低周波数騒音用共鳴型消音器の
一実施例を示す全体断面図である。

【図２】図１のＡ−Ａ拡大断面図である。

【図３】開口孔の詳細を示す図面であり、(a) は平面
図，(b) は横断面図，(c) は縦断面図である。

【図４】図３(b) における一部拡大図である。

【図５】１／１５模型実験による気流の速度を変化させ
た時の気流音を示す線図である。

【図６】１／１５模型実験による共鳴型消音器の挿入損
失を示す測定結果のグラフ図であり、(a) がパンチング
メタル無し、(b) がパンチングメタル有りの場合であ
る。

【図７】開口孔の開閉位置を変化させた時の音圧レベル
を示す実験結果のグラフ図であり、(a) は上流側開口孔
を使用した場合、(b) は下流側開口孔を使用した場合で
ある。

【図８】従来の吹出し式風洞設備とその消音塔と共鳴型
消音器を示す全体図である。

【符号の説明】

１…ディフューザ ２…消音塔 ３…共鳴箱 ４…開口孔 ４Ａ…上流側開口孔 ４Ｂ…中央部開口孔 ４Ｃ…下流側開口孔 ６…枠部材 ６Ａ…上流側枠部材 ６Ｂ…中央部枠部材 ６Ｃ…下流側枠部材 ７…パンチングメタル ７Ａ…上流側パンチングメタル ７Ｂ…中央部パンチングメタル ７Ｃ…下流側パンチングメタル Ｓ…共鳴型消音器 ａ…減音量 ｂ…増音量

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 空気の流れを減速するディフューザと、
   該ディフューザの空気出口に設けて騒音を消音する消音
   塔とを有する設備において、 前記ディフューザと消音塔との接続空間に共鳴箱を形成
   し、該共鳴箱内に位置するディフューザの周囲の少なく
   とも上流と下流に複数の開口孔を設け、該開口孔に消音
   の目的とする低周波数騒音に応じて選択的に開閉させる
   開閉手段を設けたことを特徴とする低周波数騒音用共鳴
   型消音器。
2. 【請求項２】 開口孔にパンチングメタルを設けたこと
   を特徴とする請求項１記載の低周波数騒音用共鳴型消音
   器。
3. 【請求項３】 パンチングメタルの開口率をほぼ２０％
   にしたことを特徴とする請求項２記載の低周波数騒音用
   共鳴型消音器。