JPS6046311B2 - 消音装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は消音装置、特に吸音物質を不浸透性フィルムに
よつて包囲することにより消音性能を向上するための手
段に関するものである。

最も効果的な吸音材料は細長い弾性繊維のマトリクスあ
るいは弾性膜によつて形成された細胞状連結構造体から
なつている。

最初のタイプの実用的な材質は、ガラス綿や岩綿のよう
な鉱物綿である。これらはその好ましい吸音特性に加え
て経済的に入手容易であり、かつ不燃性であつて害獣や
害虫を寄せつけにくいという利点を持つている。第２の
タイプを代表する発泡プラスチックは経済・的にはやや
高価となるが、これも比較的入手容易であり良好な吸音
特性と耐害虫性を持つているものである。しかしながら
発泡プラスチックは自己消火特性を持つているとしても
炎が発生すれば燃焼し、強い煙と有害なガスを発生する
という点で好ましいものではなく、特に換気装置と連動
させることはできない。繊維状の吸音物質を収容する間
仕切り板のような通常の吸音パネルは、この物質をスチ
ールあるいは他の構造的に適当な物質からなる包囲体に
よつて保護された充填物として用いるものである。

この包囲体は良好な吸性を必要とする個所の表面に透孔
を有するものである。特にパネルが気流あるいは他のガ
ス流にさらされるようなところでの使用においては、充
填物の腐食を最小にするために付加的な保護手段が必要
とされる。この目的のために、吸音効果はほとんどない
かあるいは全く発揮しないほど十分に多孔質のガラス綿
クローズあるいはワイヤーメッシュスクリーン物質を使
用することが普通に行なわれている。他の応用において
は充填物を完全に包囲して、その充填物のいかなる損失
をも阻止し、かつその充填物中にブラウン粒子、チリ又
はその固体、液体あるいはガス状汚染物質のいかなる蓄
積をも阻止することができる不浸透性フィルムを用いる
ことが要求される。

このような保護物質は又、充填物中への入射音波の発散
にも影響を与えるものである。このような物質の使用に
よつて普通に経験される種々の効果は無秩序てあり、し
たがつて消音装置の性能を種々に規定するものである。
このような効果の変動は穿孔されたフエーシングとフィ
ルムの間の接触関係の変化によつてもたらされる。気流
や他のガス流が吸音パネルを通過するよ．うな場合にお
いてはフィルム表面はフエーシングの透孔から吸気され
、その吸気の態様自体がやはソー定でなく、変化要因は
増大することになる。したがつてパネルの吸音特性は気
流の存在において変化し、気流が消滅した後に発揮され
る特性及．び気流が連続的に加えられている間、あるい
はその後に発揮される吸音特性は互いに相違するもので
ある。ダクト用消音機構におけるこのような特性変化の
相対的な効果は当然ながら予知できないものであり、し
たがつて吸音性能の再現性はきわ・めて低いものと言わ
なければならない。さらに吸音特性は高周波であつて、
特にフィルムの厚みが大きい場合にはきわめて低くなる
。フィルムを溶接金属網又は延長小幅板を有する間仕切
り材の内表面かられずかに分離させることも消音装置に
おいて普通に実施されてきたことである。

このフィルムの間隔配置は本来はフィルムをフエーシン
グの透孔から露出させないようにするための装飾目的で
行なわれているものである。本発明の基本的な特徴は、
可変的なフィルムとフエーシングとの接触と除去し、こ
れによつて吸音パネルの再現性ある吸音特性を達成する
ための手段を提供することであや。この吸音パネルは充
ノ填物のための不浸透性保護膜を用いるものであり、設
備それ自体が要因となつて発生する風音や他の雑音及び
上述した吸気効果が要因となつて発生する雑音などを阻
止したダクト用消音装置として用いられるものてある。
本発明の構造は又、高・周波音の吸音効果を向上させた
ものである。換気装置又はこれと同等の機構において用
いられるための本発明の消音装置は、不浸透性フィルム
からなる袋に包囲された吸音物質を有する。この吸音物
質は穿孔された分離シートの背後におい゛てそこから隔
てられて配置されているこの間隔配置は蜂巣状スペーサ
を介して行なわれるものであり、そのスペーサの厚み対
各細胞単位の幅の比率は、フィルムとその分離シートと
の接触を阻止するに十分な大きさをを持つている。この
スペーサ物質は音速がその物質の孔を通るときに増加す
ることを許容し、フィルムの音響リアクタンスを減少せ
しめ、かつ消音装置としての制御可能な音響減衰特性を
与えるものてある。本発明の好ましい実施例を説明する
前にます本発明の基本的理論について簡単に説明する。

この説明は又、理解の便宜上行なうものであり、本発明
をこの範囲に制限するものはない。説明されるべき理論
は、本発明の性能を正確に述べるためにのみ行なうもの
であることに留意すべきである。さきに述べたように、
ダクト用消音装置において吸音物質を包囲するために用
いられた不浸透性フィルムは、消音装置の消音特性の好
ましい再現性を阻害するような気流の無秩序な減衰特性
をもたらすものである。これらの変動はフィルムと穿孔
パネル又はフエーシングとの間の相互作用に基づくもの
である。フエーシングフイルム結合の音響インピダンス
は広範囲に亘つてフィルムかフエーシングと接触してい
るかいなかに作用されるものである。ダクト中を進行す
る音波の振動伝播は、それが穿孔フエーシング中の透孔
を通過する際に縮小し、かつ伸張する。

伸張はフエーシングからの距離がその透孔の直径にほぼ
等しいときに起こるものである。音波が透孔を通過する
場合、その速度はフエーシングの透孔の局部的な開口面
積をＡとして１／Ａに等しいファクタて増加する。した
がつてたとえばフエーシングの透孔の開口面積が０．２
５であれば、その透孔内の音速はその領域の外側の平均
速度の４倍になる。充填物を包囲する薄いフィルムがフ
エーシング板と密接に配置されている場合には、このフ
ィルムは透孔内の速い音速によつて振動させられること
になる。

その結果、フィルムによる結合の平均音響リアクタンス
は次式で与えられる。ここにｆは音波の周波数、ｍは単
位面積当りのフィルム質量（フィルムの固さは無視する
）、ｖはガス密度、そしてｃは音速である。

逆にフィルムがフエーシング板から透孔直径寸法だけ分
離している場合には、フィルム速度の大きさは減少し、
したがつてその合成音響リアクタンスは次の式で与えら
れる。

かくしてここでは６．３５Ｔｗｔ（０．２５″″）の透
孔を有するフエーシングを用いると、式（２）は１／４
の大きさをもたらすことになる。

換言すればフエーシング板に対するフィルム位置が制御
されない場合にはその結合リアクタンスにおける無秩序
な変動が発生し、消音装置の減衰特性における対応した
無秩序な変動が起こることになる。第１図は矩形の断面
を有する換気ダクトシステム１１内に装備された本発明
の消音装置１０を示すものである。

もつともダクト断面は他のいかなる矩形であつても、本
発明に適用可能である。消音装置１０はシート物質又は
これと同様のものから形成されたチャンネル部材１２を
有する。このチャンネル部材は入口１２ａ及び１２ｂを
有する。換気されるガスはこの消音装置を矢印Ａで示す
ように流通する。チャンネル部材１２内には入口１２ａ
及び出口１２ｂとの間において複数の減音素子２０を保
持している。

これらの減音素子２０は気流と平行に配置されているが
、積極的に気流を偏向するような他の配置形状とするこ
ともできる。図示されたとおり、実施例では横方向に間
隔配置された三つの減音素子が配置されており、チャン
ネルセクションの両側におけるものを２１、そして中央
の素子を２２として識別するものとする。

中央素子２２は両側素子２１の鏡像素子あるいは二つの
背中合わせ素子とみなすことができる。各素子はチャン
ネルセクション１２の内側に保持された金属シート又は
同様な物質からなるフエーシングシート３０を有する。
各シート３０の断面は図示のとおり扁平楕円の長軸て区
画される半周型をしている。中央パネルは第２図におい
てフランジ３２のところで保持された２枚の並立シート
３０により形成されている。各シートの平坦面は気流と
平行に配置され、複数の透孔、すなわち吸音孔３４を有
する。透孔の寸法は図解の便宜上拡大して示してある。
この透孔の開口寸法はシートがスチール製であるときは
そのシート厚よりわずかに大きい。すでに述べたように
鉱物綿あるいは発泡プラスチックスのような充填用吸音
物質３５はたとえばポリウレタン等の不浸透性フィルム
物質からなる袋３８中に包囲される。

このフィルム物質は又他のプラスチックスや弾性物質、
金属箔との他薄い厚さに成形することがてきる種々の不
浸透性物質を採用することができる。この機構はハウジ
ングシート３０の内表面に近接して配置される。各シノ
ート３０の穿孔内表面と近接フィルム３８との間にはき
わめて多孔質の、構造的に安定な物質からなるスペーサ
素子４０が挿入される。スペーサ素子１０としての要件
は次の通りである。（ａ）スペーサの構造が均等に分散
しており、フエ７−シングパネルの透孔を閉塞しないよ
うに広範囲な空隙を有し、かつフィルム３８への気流に
対する抵抗を無視し得る程度にするものてなければなら
ない。

（ｂ）、スペーサはフラツター（動揺）を避けるため構
造的に一体化されていなければならなフい。さらに（ｃ
）、表面の幾何学的形状が気流の通過に基づくノイズの
発生を生じないものでなければならない。好ましいスペ
ーサ物質はたとえばユニオンキヤンプ社よりＮＯ９９Ｆ
′（０）３／４Ｅとして市販されているペーパーハネカ
ムパネル（紙製蜂巣板）あるいは空気分散手段として普
通に用いられているプラスチック製の卵配列枠状材料に
よつて構成することができる。これらの物質は廉価で軽
量なスペーサとすることができ、かつ溶接金属網や延長
小幅板のような物質によつて発生する風音などを阻止す
ることができる構造や幾何学的形状を可能にするもので
ある。スペーサ４０はすでに述べたとおり第２図に示す
その厚みＴが少なくともフエーシングパネルの透孔３４
よりも大きくなければならない。このスペーサは細胞状
構造、すなわち六角孔の集まりからなる蜂巣状、あるい
は四角孔の集まりからなる卵配列枠型であつて、その厚
み対細胞単位幅の比率はフィルムとフエーシングが各開
口域において接触しないようにしなければならない。換
言すればこの比率はこの開口域においてフィルムがフエ
ーシングと接触するほど撓むことを阻止するに十分な大
きさでなければらない。実施例においては厚さが１２．
７ＴＩｇＡ（１／７）、細胞孔の径が１畑（３／４″）
であるペーパーハネカムスペーサを用いることにより良
好な結ｉ果を得ることができた。スペーサ４０はフエー
シングシート３０の透孔を有する表面の全体に亘つての
び、これによりフィルム３８とフエーシングシート３０
との間の無秩序な相互作用が除去され、したがつて消音
装置としての良好な再現性を提供することが可能となつ
た。

スペーサはその厚さシート３０の透孔直径とほぼ等しい
場合においてのみフィルムの音響リアクタンスを最大限
減少させるものであるが、実際的な厚さはスペーサの構
造的な一体性を与えて、気流によるそのフラツターを生
じないような厚みにしなければならない。

スペーサは充填物のクツシ″ヨン効果によつて保持され
るか、あるいは接着剤やテープ又は他の適宜の手段によ
りフエーシングパネルの外表面に保持さるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は工アダクト中に装備された本発明の消音装置を
図解する斜視図、第２図はその消音素子を図解する分解
斜視図、そして第３図及び第４図は第１図の３−３線及
び４−４線に沿つてとられた拡大断面図てある。 １０・・・・・・消音装置、１１・・・・・・換気ダク
ト、１２・・・・チャンネルセクション、２０・・・・
・・減音素子、２１・ ・・側部減音素子、２２・・・
・中央減音素子、３６・・・・・・フエーシングシート
、３４・・・・・・透孔、３５・・・・・・吸音物質、
３８・・・・・・袋状フィルム、４０・・・・・スペー
サ素子。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 不浸透性フィルムに包囲されており、所定寸法の透
   孔を有するフエーシングに近接して配置された吸音物質
   を具備し、前記吸音物質とフエーシングとの間にきわめ
   て多孔質の構造的に安定な細胞状スペーサ素子を介在さ
   せ、前記スペーサの厚さを、前記細胞状単位の幅との関
   連において前記フィルムとフエーシングとの接触を阻止
   する程度に大きく、かつ少なくとも前記透孔の寸法以上
   となるようにしたことによりフイルムフラツター（動揺
   音）を阻止し、かつフィルムの音響リアクタンスを減少
   したことを特徴とする気流路の消音装置。 ２ 特許請求の範囲１において前記スペーサが蜂巣状又
   は卵配列枠状の構造を有する物質からなることを特徴と
   する気流路の消音装置。 ３ 特許請求の範囲１において、前記フエーシングの透
   孔寸法が約２．５ｍｍ（３／３２インチ）であつて前記
   スペーサの厚みが約１３．６ｍｍ（１／２インチ）であ
   ることを特徴とする気流路の消音装置。 ４ 特許請求の範囲１において前記スペーサ素子が前記
   気流と平行になるように配置されたことを特徴とする気
   流路の消音装置。 ５ 特許請求の範囲１において前記吸音物質が鉱物綿か
   らなることを特徴とする気流路の消音装置。 ６ 特許請求の範囲１において前記不浸透性フィルムが
   ポリエチレンからなることを特徴とする気流路の消音装
   置。