JPH11141326A

JPH11141326A - 消音装置

Info

Publication number: JPH11141326A
Application number: JP9305306A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Nakamura; 政弘中村
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1997-11-07
Filing date: 1997-11-07
Publication date: 1999-05-25

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】騒音源に臨む部分に配置できて、通気性を有
し、しかも、広い周波数帯域で騒音の低減効果を発揮す
ることのできる消音装置を提供する。【解決手段】主通路２に、通路の断面形状が一定である
分岐通路３を併設した分岐管型の消音装置において、前
記分岐通路を該主通路に並行して配置すると共に、前記
分岐通路の入口側開口部６′と出口側開口部７′を前記
主通路の前後に開口して、共鳴周波数ｆが下式の関係を
有するように構成する。ｆ＝ｎＣ／２Ｌｆ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ）Ｌ：分岐管の通路長さ（ｍ），ｎ：正数１，２，３，
・・・・

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関やその他
に発生する騒音を低減する分岐管型の消音装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車の内燃機関などの騒音を低減する
一つの手段として、吸音層に吸音材料（グラスウール、
ウレタン等）を使用し、この吸音層に遮音層を重ねて構
成される遮蔽構造のアンダーカバーで騒音源を包み込む
方法がある。しかしながら、この遮蔽方法では、通気性
が殆ど無いので、自動車等のエンジンに使用した場合
に、エンジンの冷却性能が低下して熱が籠もり、オーバ
ーヒート等の熱害が発生し易いという問題がある。

【０００３】また、排気通路等の気流通路に於ける消音
装置の基本的なものとして、管路途中に通路断面積を大
きくした空洞を設ける空洞型、この空洞の中に入口側や
出口側から通気管を挿入する挿入管付き空洞型、通路途
中に吸音材を内張りした部分を設ける吸音型、通路に開
口する共鳴室を設ける共鳴型や通路に分岐管を設ける分
岐管型等がある。

【０００４】これらの装置の内の共鳴を利用する共鳴型
の一般の消音装置においては、主通路に開口する容積Ｖ
の共鳴室を設け、この開口部をｋ個の導入孔（直径ｄ）
で形成し、この共鳴室における共鳴振動を利用して主通
路を通過する気流の騒音を干渉及び相殺して低減する。
この時の共鳴周波数ｆ1 は以下のようになる。ｆ1 ＝Ｃ／２π×ＳＱＲＴ（Ｃｏ／Ｖ）Ｃｏ＝ｋπ（ｄ／２）²／（ｔｃ＋β×ｄ／２） β ≒π／２ｆ1 ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ）ｄ：導入孔の直径（ｍ），ｋ：導入孔の数（−）Ｖ：容積（ｍ³），ｔｃ：導入孔部の板厚
（ｍ）次に共鳴型の別の例を図８に示す。この共鳴型の消音装
置10では、気流の通路11内に開口する一個の導入孔12を
有し、その他の部分が閉鎖された箱型空間部13を設け
て、この箱型空間部13に共鳴する周波数ｆ2 の音を減少
させる。この場合には、図９に示すようにカーブＣ１ａ
からカーブＣ２ａとなるような騒音低減の効果Ｅａを奏
することができる。

【０００５】この時の共鳴周波数ｆ2 と箱型空間の寸法
との関係は、次のような式となる。ｆ2 ＝Ｃ／２π×ＳＱＲＴ〔Ｐ／（ｔ’Ｌ＋Ｐ
Ｌ）^2/3〕Ｐ＝ｓ／Ａｔ’＝ｔc ＋０．８×ｄここで、ｆ2 ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ）ｄ：導入孔の直径（ｍ）ｓ：導入孔の面積（ｓ＝πｄ²／４）（ｍ²）Ａ：導入孔が開いている部分の通路面積（ｍ²）ｔｃ：導入孔部の板厚（ｍ），Ｌ：通路の長さ（ｍ）である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の共鳴型の消音装置においては、単一の共鳴周波数の騒
音を低減する装置であるので、その効果は図９に示すよ
うに共鳴周波数ｆ2 の近傍のみに限られてしまうので、
エンジン騒音のように幅広い周波数帯域を持つ対象物で
はその効果が薄いという問題がある。

【０００７】この問題を解決するために、共鳴型の消音
装置の改良として特開昭５１−４２８３９号公報には、
主通路又は共鳴室の形状を主通路の長手方向に沿って変
化させて、あたかも、共鳴周波数の異なる共鳴装置を直
列に配置したように構成した装置が記載されている。し
かしながら、実際に広い周波数帯域を持つ騒音を低減さ
せるためには、その低減しようとする周波数の数だけ、
容積の異なる多形状のものを直列配置する必要があるた
めに、主通路の長さが長くなり、また、共鳴室も多くな
るので、消音装置の使用スペースが大きくなり、エンジ
ン回りのスペースが限られるような車両等に使用するに
はレイアウトの点で困難であるという問題がある。

【０００８】また、広帯域の騒音に対処するために、複
数の倍数の共鳴周波数を持つ分岐管型の消音装置があ
る。この基本的な構造は、先端が閉塞された通路断面積
が一定な分岐通路を主通路に開口して設けた装置であ
る。この分岐管型の消音装置の共鳴周波数ｆ3 は、共鳴
管の長さＬで決まり、次式のようになって、共鳴周波数
ｆ3 が正数ｎの関数になるので、広い範囲で騒音を低減
することができる。

【０００９】ｆ3 ＝（２ｎ＋１）Ｃ／４Ｌｆ3 ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ），Ｌ：共鳴管の長さ（ｍ），ｎ：正数１，２，３，・
・・・また、この改良型として特開昭６２−１２６２１５号公
報には、屈曲した分岐通路を設けることにより、コンパ
クトな構造で分岐通路の長さＬを大きくして、共鳴周波
数ｆ3 の設定範囲を拡大する装置が提案されている。

【００１０】しかしながら、これらの分岐管型の装置に
おいては、先端部が閉塞されているために、共鳴周波数
ｆ3 の範囲は、その最低周波数が（３Ｃ／４Ｌ）Ｈｚと
なり、低周波数域の騒音を低減しようとすると、長さＬ
を大きく取る必要があり、依然として、消音装置の大き
さが大きくなるという問題がある。その上、分岐管の先
端部が閉塞されているため、エンジンなどの遮蔽の用い
る場合に、この部分の熱の逃げ道が無く、オーバーヒー
ト等の熱害が発生するという問題がある。

【００１１】本発明は、上述の問題を解決するためにな
されたものであり、その目的は、騒音源に臨む部分に配
置できて、通気性を有し、しかも、広い周波数帯域で騒
音の低減効果を発揮することのできる広帯域消音装置を
提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】以上のような目的を達成
するための広帯域消音装置は、主通路に、通路の断面形
状が一定である分岐通路を併設した分岐管型の消音装置
において、前記分岐通路を該主通路に並行して配置する
と共に、前記分岐通路の入口側開口部と出口側開口部を
前記主通路の前後に開口して、共鳴周波数ｆが下式の関
係を有するように構成する。

【００１３】ｆ＝ｎＣ／２Ｌｆ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ）Ｌ：分岐管の通路長さ（ｍ），ｎ：正数１，２，３，
・・・・この広帯域消音装置によれば、騒音源に対抗する面に容
易に配設でき、伝搬する騒音を伝搬前の騒音に比較して
広い周波数域で大幅な低減効果を得ることができる。つ
まり、最低の共鳴周波数を（Ｃ／２Ｌ）Ｈｚとすること
ができ、先端が閉塞された分岐通路を使用した場合に比
較して、２／３にすることができる。

【００１４】より、具体的に例えば、Ｌ＝０．１ｍと
し、音速Ｃ＝３４０（ｍ／ｓ）とした場合で比較する
と、ｎのそれぞれの値における先端側が開放された分岐
管の共鳴周波数ｆと先端側が閉塞された分岐管の共鳴周
波数ｆ3 は次のような値となり、本発明に係る消音装置
の共鳴周波数の範囲が著しく広いことが分かる。ｎ＝１，２，３，４，・・・
・，ｆ＝１７００，３４００，５１００，６８００，・・
・・ｆ3 ＝２５５０，４２５０，５９５０，７６５０，・・
・・また、同じ共鳴周波数に対して使用する場合は、分岐通
路の長さＬを２／３にすることができるので、消音装置
を薄型にして小型化することができる。

【００１５】更に、分岐通路の先端側が開口しているの
で、通気が確保され、熱などが籠もることがないので、
エンジン等におけるオーバーヒート等の熱害が生じるこ
とを防止できる。また、前記分岐通路を複数併設して、
該分岐通路の出口側開口部を対向させて配置することに
より、分岐通路の出口における音波の干渉を利用できる
のでより騒音低減の効果を上げることができる。

【００１６】そして、前記分岐通路の全通路断面積が前
記主通路の通路断面積と同じになるように形成すること
により、主通路を通過する音波のエネルギー量と分岐通
路を通過する音波のエネルギー量を略同じにして、干渉
させることができるので、相殺効果を著しく上げること
ができる。その上、前記分岐通路を屈曲して形成するこ
とにより、分岐通路の長さを大きくして、共鳴周波数を
下げて低減できる周波数帯域を拡大しても、薄型のコン
パクトな消音装置にすることができるので、自動車のエ
ンジン等の設置スペースの狭い場所にも使用できる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いて、本発明を説
明する。本発明に係る消音装置１の概観を図１に、図１
のＡ−Ａ断面を図２に示し、更に、Ａ−Ａ断面で切断し
た消音装置１の斜視図を図３に示す。この消音装置１
は、例えば、図６、図７に示すようにエンジンや、エン
ジン等の騒音源に連結された排気管等の通気通路９を覆
うように設けられる。

【００１８】そして、その構造は、入口側と出口側が貫
通口４，５で形成される主通路２を設けて、この主通路
２に並行して、通路の断面形状が一定である分岐通路３
を併設し、この分岐通路３の入口側開口部６と、先端側
の出口開口部７を主通路２の前後に開口して設ける。こ
の主通路２と分岐通路３，３’の組を１組または複数組
併設して消音装置１を形成する。この組数は、騒音の周
波数との関係によって決まる主通路２と分岐通路３，
３’の大きさと、騒音源を覆う面積とから決まる。

【００１９】このように形成した消音装置１において、
共鳴周波数ｆは下式の関係を有することになる。ｆ＝ｎＣ／２Ｌｆ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ）Ｌ：分岐管の通路長さ（ｍ），ｎ：正数１，２，３，
・・・・ここで、このような関係式を導く過程を説明する。

【００２０】図１０に示すように、両端が開口し、一様
な断面積で長さＬの管の一端から振動を発生させると、
管内には定常波が生じ、特有の音が発生する。この場
合、管の長さＬは１／２波長の整数倍になるので、共鳴
周波数ｆは下記式になる。ｆ＝Ｃ／λ＝Ｃ・ｎ／２Ｌ＝ｎＣ／２Ｌ（ｎ＝１，
２，３・・・） λ：波長分岐通路３は、図２及び図３に示すように、主通路２を
挟むように２つ併設して、分岐通路３，３’の出口側開
口部７，７’を対向させて配置する。

【００２１】そして、分岐通路３，３’の全通路断面
積、即ち、主通路２の両側の分岐通路３，３’の通路断
面積の総和が、主通路２の通路断面積と同じになるよう
に形成する。即ち、図２では、主通路２の幅ａに対し
て、幅ｂ＝ａ／２の２つの分岐通路３，３’を設けて、
通路断面積を同じ大きさとしている。また、別の実施の
形態として、図４に示すように、分岐通路３Ａを屈曲し
て形成する。図４は図２のＧに相等する消音装置１Ａの
１個分を示したもので、入口側開口部６Ａと出口側開口
部７Ａは主通路２Ａに開口し、分岐通路３Ａの内部に仕
切板３ａ，３ｂを設けて分岐通路３Ａの長さＬを大きく
形成している。

【００２２】この分岐通路３Ａは幅ｂを一定にして通路
断面形状を一定形状にし、入口側開口部６Ａと出口側開
口部７Ａの断面形状もこれに合わせて幅ｂにして形成す
る。これにより、分岐通路３Ａの長さＬを大きく取るこ
とができるので、消音装置１Ａを薄型に形成することが
できる。以上のような構成の消音装置１、１Ａによれ
ば、併設した分岐通路３、３’、３Ａの先端側を主通気
通路２、２Ａに開口して、分岐通路３、３’、３Ａの長
さをＬ（ｍ）とし、音速をＣ（ｍ／ｓ）とし、ｎを正数
とした時に、共鳴周波数ｆ（Ｈｚ）をｆ＝（ｎＣ／２
Ｌ）とすることができる。

【００２３】そのため、最低の共鳴周波数を（Ｃ／２
Ｌ）Ｈｚに下げることができ、広い周波数域で騒音を大
幅に低減することができる。更に、分岐通路の先端側を
出口側開口部７、７Ａに形成して開口しているので、通
気性が確保され、熱などが籠もることがなく、エンジン
等に使用した場合でもオーバーヒート等の熱害が生じる
ことを防止できる。

【００２４】また、分岐通路３、３’、３Ａを複数併設
して、この分岐通路３、３’、３Ａの出口側開口部７、
７Ａを対向させて配置することにより、分岐通路３、
３’、３Ａの出口における音波の干渉を利用できるので
より騒音低減の効果を上げることができる。そして、分
岐通路３、３’、３Ａの全通路断面積が主通路２、２Ａ
の通路断面積と同じになるように形成することにより、
主通路２、２Ａを通過する音波のエネルギー量と分岐通
路３、３’、３Ａを通過する音波のエネルギー量を略同
じにして、干渉させることができる。そのため、干渉に
よる音波同士の相殺を効率良く行うことができるので、
騒音を著しく減少することができる。

【００２５】その上、図４に示すように分岐通路３Ａを
屈曲して形成することにより、分岐通路３Ａの長さＬを
大きくして共鳴周波数ｆを下げることができるので、騒
音を低減できる周波数帯域を拡大することができる。ま
た、分岐通路３Ａの長さＬを大きくしても、主通路２Ａ
と分岐通路３Ａの長さ、即ち、消音装置１Ａの厚さＤを
薄くすることができるので、コンパクトな消音装置１Ａ
にすることができる。そのため、自動車のエンジン等の
設置スペースの狭い場所にも使用できる。

【００２６】また、この消音装置１、１Ａを図６に示す
ように音源Ｎを覆う遮蔽板８の一部分に使用することに
より、騒音防止効果を上げながら、通気性を確保して、
エンジンを冷却することができる。そして、図７に示す
ように騒音の音源Ｎに連結する排気管等の通気通路９の
周囲に消音装置１、１Ａを設けることにより、放熱性を
確保しながら、比較的薄いコンパクトな形状で騒音を低
減できる。

【００２７】図５に、図１〜図３に示す消音装置１の騒
音低減効果を示す。カーブＣ１は消音装置を設けない場
合を示し、カーブＣ２は消音装置１を設けた場合の騒音
レベルを示す。騒音レベルを示す縦軸が音響パワーの指
数表示であるｄＢ単位であるのに注意すると騒音低減効
果Ｅの大きいことがよく分かる。

【００２８】

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の消音装置
によれば、併設した分岐管の先端側を主通路に開口し
て、分岐通路の長さＬ（ｍ）、音速をＣ（ｍ／ｓ）、ｎ
を正数とした時に、共鳴周波数ｆ（Ｈｚ）をｆ＝（ｎＣ
／２Ｌ）とすることができる。そのため、最小の共鳴周
波数が（Ｃ／２Ｌ）Ｈｚに下がり、先端が閉塞された分
岐通路を使用した場合に比較して、２／３の値にするこ
とができるので、騒音を低減できる最小の周波数を小さ
くでき、また、この最小周波数の倍数である騒音低減の
周波数を多くすることができる。そのため、この消音装
置を伝搬する騒音を、伝搬前の騒音に比較して広い周波
数帯域で低減することができる。

【００２９】更に、分岐通路の先端側を開口しているの
で、通気性が確保され、熱などが籠もることがないの
で、エンジン等に使用してもオーバーヒート等の熱害が
生じることがない。従って、低周波数から広い範囲に渡
って騒音を低減でき、しかも、通気性を確保できて、更
にコンパクトな薄型の消音装置とすることができるの
で、広帯域の騒音発生源で有ると共に、熱の発生源でも
あり、しかも、設置スペースが限られている自動車のエ
ンジン等に有効に利用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る消音装置の全体構成の説明図であ
る。

【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。

【図３】図１のＡ−Ａ断面図を含む斜視図である。

【図４】本発明に係る消音装置の他の実施の形態を示す
部分図である。

【図５】本発明に係る消音装置の効果を示す周波数と騒
音レベルの関係図である。

【図６】本発明に係る消音装置を適用した例を示す説明
用の構成図である。

【図７】本発明に係る消音装置を適用した他の例を示す
説明用の構成図である。

【図８】従来技術の共鳴型消音装置の構成を示す説明図
である。

【図９】従来技術の共鳴型消音装置の効果を示す周波数
と騒音レベルの関係図である。

【図１０】本発明の共鳴周波数の関係式を説明するため
の図である。

【符号の説明】

１、１Ａ消音装置２、２Ａ主通
路管３、３’、３Ａ分岐通路４、４Ａ入口
側貫通口５、５Ａ出口側貫通口６、６Ａ入口
側開口部７、７Ａ出口側開口部８遮蔽板９通気通路Ｎ音源ａ主通路の通路幅ｂ分岐通路の
通路幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】主通路に、通路の断面形状が一定である
分岐通路を併設した分岐管型の消音装置において、前記
分岐通路を該主通路に並行して配置すると共に、前記分
岐通路の入口側開口部と出口側開口部を前記主通路の前
後に開口して、共鳴周波数ｆが下式の関係を有するよう
に構成した消音装置。ｆ＝ｎＣ／２Ｌｆ：共鳴周波数（Ｈｚ），Ｃ：音速（ｍ／ｓ）Ｌ：分岐管の通路長さ（ｍ），ｎ：正数１，２，３，
・・・・
【請求項２】前記分岐通路を複数併設して、該分岐通
路の出口側開口部を対向させて配置した請求項１記載の
消音装置。
【請求項３】前記分岐通路の全通路断面積が前記主通
路の通路断面積と同じになるように形成した請求項１又
は２に記載の消音装置。
【請求項４】前記分岐通路を屈曲して形成した請求項
１〜３のいずれかに記載の消音装置。