JPS6337245B2

JPS6337245B2 -

Info

Publication number: JPS6337245B2
Application number: JP53060679A
Authority: JP
Inventors: Supensaa Waato Rezurii
Original assignee: Lockheed Corp
Current assignee: Lockheed Martin Corp
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1978-05-23
Publication date: 1988-07-25
Also published as: US4109750A; JPS53147120A; FR2392241B1; SE7805867L; DE2821592A1; GB1603011A; FR2392241A1

Description

【発明の詳細な説明】本発明は音響減衰ダクトに係る。

タービン・エンジンの排気ダクト、空気調整シ
ステム及び同様の装置における騒音を減衰させ、
抑制するための各種装置は既に提案されている。
先行技術に依る最も普通の吸音技術は、例えば
A.P.アダムス外に与えられた米国特許第3542152
号に開示される如きダクト内に吸音ライニングを
配設することである。また、空気流と接触する装
置例えば流れ分割板、案内羽根、フアン羽根など
によつて発生される騒音を、境界層制御装置の使
用を通じて、前記装置によつて形成されるウエー
クを減じることによつて小さくすることも当業者
にはよく知られている。この方法に開示する先行
技術参考資料には、NASA SP−311、飛行機エ
ンジン騒音削減（1972年）「静かなエンジン・ナ
セルの設計」（M.D.ネルソン）という文献が含ま
れる。その他の流れダクト騒音削減装置は、小林
ほかの米国特許第3503495号、リンクほかの米国
特許第3511336号及びハンソンの米国特許第
3820638号にそれぞれ開示されている。騒音削減
のためのさらにもう一つの装置として、タイラー
ほかの米国特許第3033494号に開示されるそれ、
即ちジエツト・エンジン排気の騒音削減がジエツ
トエンジン排気ダクトの形状改善によつて提供さ
れるように仕組まれた装置が挙げられる。さらに
また、ネツシユの米国特許第3058015号には、高
周波振動エネルギを消散するためのくさび形の部
材の使用が開示されている。

以上に掲げた先行技術に係る装置における短所
は、装置が機能する周波数スペクトルが限られて
いることである。従つて、同等の効率で広帯域で
機能する吸音装置の必要性が高まつている。古典
的な音響理論上では、いずれの具体性あるダクト
に対して、全周波数領域に亘り最良の減衰を与え
うるダクトライナの特定な音響インピーダンス・
スペクトルが存在する。しかし、周波数の最適関
数である音響インピーダンスを与えうる実用的材
料は未だ知られていない。周波数に応じて抵抗を
増加させるようにはできるが、周波数の増加に応
じてリアクタンスを負側に移行するようにする実
用的な方法は未だに存在しない。したがつて、現
実のダクトにおいて達成される減衰は、単一周波
数に対する減衰の場合を除いて、理論上達成され
得る値に遠く及ばない。

本発明は、音響抵抗と定率縮小したリアクタン
スとを流体通路の長さ方向に沿つて実質上一定に
保持すように内部に音響ライナを配置した音響減
衰ダクトを提供する。このような効果を得る一方
法は、横断面積を変えることなくダクト横断面形
状を変更することである。このような設計概念
は、先細ダクト構造、溝構造即ち十字構造、また
は漸変寸法の分割羽根を内部に配置した環状構造
を含む各種の方式により具体化できる。このよう
なダクト構造を確実に得るための音響ライナ（ラ
イニング）材料は、逐次その厚さを変えまたは漸
次先細になるようなものにして、横断面積の等価
性を保つようにすると同時に広帯域の騒音周波数
を処理できるように設計される。ダクトはその長
さ方向に沿つて横断面積を減少しないから、流れ
に重大な悪影響を全く与えない。

本発明はタービン・エンジンの排気ダクトに用
いるのに特に適応され得るが、本発明装置はその
他多くの種類の音響発生装置、特に音響が流体の
流れと連通しているそのような装置において応用
されることは当然理解されるであろう。前記流体
の流れは気体または液体の別を問わない。なぜな
らば、適用される物理的法則はいずれの流体に対
しても等しく適用するからである。そのような用
途の典型的な例は、空気調整ダクト、タービン吸
込口、ダクテツト・フアン等に見られる。第１図
には、簡単な矩形のダクト１の一部が図示されて
おり、該ダクト１は側壁２〜５を有し、これら側
壁は任意の好適な周知の材料を似て作られてい
る。ダクト１は均一の、概ね矩形または正方形の
横断面形状を有する。ダクト１は６および７によ
つて示される如き吸音ライナを用いてその内壁の
１個または複数個に内貼りを施される。ライナは
防音海綿状プラスチツクまたはその他の好適な材
料を以て成る抵抗フエーシング板を、区画空間に
亘つて有する。ダクトの作用区域即ち仕事区域は
前記抵抗フエーシング板を用いてそのように処理
された区域である。第１図に図示されたものの如
き防音内張りを施されたダクトは、その長軸線に
沿つて伝播される音に対し減衰スペクトル、即
ち、共振曲線に似た態様で数値的に、先ず周波数
の増加にしたがつて上昇し、最大に達し、次いで
衰える減衰スペクトルを生じることはよく知られ
ている。そのような曲線が第２図に８を以て図示
されている。

ピーク減衰の値およびその時点で生じる周波数
は、対向するライナ６と７との間のダクト幅、
(d)、ダクト長さ、(L)、及びダクト・ライナの音響
インピーダンス、（Ｚ＝Ｒ＋JX）、及び多少の追
加的複雑要素（流れの存在する場合）の関数であ
る。

いま、流れを無視すれば、最大減衰は、抵抗と
リアクタンスが周波数の特定関数であることを条
件として各周波数において生じる。

Ｒ＝0.91df／ｃρcレールＸ＝0.77df／ｃρcレール但し、ρ＝音伝達媒質の密度、ｃ＝該媒質中お
ける音速。音響抵抗のセンチメートル・グラム秒
（cgs）単位はレール（rayl）と呼ばれる。

これらの式は、“Acoustica”誌、第３巻、第
249〜263頁、（1953年）に、ロザー・クレマー
（Lother Cremer）が発表した論文「吸収壁及び
最高減衰値を有する矩形管の中空音響減衰の理
論」から出発している。

したがつて、任意の特定のダクトに対し、あら
ゆる周波数において最大の減衰が可能な固有のＺ
(f)が存在する。しかし、この最大減衰は、波長
（λ）がダクト幅(d)に一致するような音波の周波
数近傍において明確なピークを示し、有効減衰
は、一層高い周波数においては約６デシベル
（dB）毎オクターブで生じる。周波数の最適関数
たる音響インピーダンスを実現し得るダクトライ
ナ材料は未だ知られていない。周波数と共に抵抗
を増加させることは、現在実用されている材料を
用いて達成できるが、周波数の増加につれてリア
クタンスを負側に移行するようなことは、現在ま
でのところ、いかなる既知の方法をもつてしても
達成されていない。かかる理由より、特定の単一
の周波数での材料の選定等を注意深く行う設計だ
けでは、当該特定の単一周波数で最適な（Ｒ）及
び（Ｘ）が提供される場合を除き、理論的に得ら
れる値に遠く及ばない。

もしこの設計周波数が、ｄ＝λ即ちｄ／λ＝
df／ｃ＝１であるときの周波数であるとき、Ｒ＝
0.91ρc、Ｘ＝−0.77ρcとなり、最大減衰ピークが
達成される。

最適減衰のための前記条件は定率縮小され得る
ことが注目さるべきである：例えば、もし第１の
ダクトが、(d)＝30cm、1100ヘルツ（Hz）において
（Ｒ）＝0.91ρc、Ｘ＝0.77ρc、長さ120cmを以て作
られ、そして第２のダクトが、(d)＝15cm、2200ヘ
ルツ（Hz）において（Ｒ）＝0.91ρc、Ｘ＝0.77ρc、
長さ60cmを以て作られるならば、これら２個のダ
クトはそれぞれ1100Hzと2200Hzにおいて同じ最適
減衰値を提供し、その他の全ての定率縮小要素に
対しても同様である。

（Ｒ）は一定であり、積（df）も一定であるか
らリアクタンスも一定であることに注目を要す
る。以上の点は、いずれの材料を用いるにして
も、ダクト幅(d)が半減されたときに、ライナ材料
の厚さも半減されるようにする必要があることを
意味する。この性質を利用して、本発明は、所望
の特定周波数の全てに対して理論最適値にほぼ近
い減衰を達成しようとするものである。

第３図には本発明の第１の実施例であつて、一
方の側においては壁１１，１２によつて、他方の
側においては１対の対向する直交壁（図示されて
いない）とによつて画成された流れダクト９を有
するものが図示されている。したがつて横断面形
状は矩形である。ダクト９の内部は、中心流れ分
割板１３と、１対の中間流れ分割板１５，１６
と、対向する壁ライナ１７，１８とを設けられて
いる。流れ分割板１３，１５，１６と壁ライナ１
７，１８は、音響フオームの如き吸音材料から作
られる。ダクト９の長軸線に沿う第１の部分が、
長さ（L₁）を有し、そして有効円幅（d₁）を有
し、厚さ（t₁）を有するライナを用いて周波数
（f₁）において最適減衰（A₁）提供すると仮定し、
さらに、ダクト９の第２の部分が前記（L₁）の
１／２に等しい長さ（L₂）を有し、前記（t₁）の1/2
に等しい厚さ（t₂）を有する単一の流れ分割板１
３を設けられると仮定する。さらに、ダクト９の
第３の部分が、長さ（L₂）の1/2、即ち（L₁）の
１／４、の長さを有し、そして吸音材料を似て成る
３個の流れ分割板を設けられ、各分割板の厚さ
（t₃）は前記（t₂）の1/2、即ち（t₁）の1/4に等し
いと仮定する。

前記厚さ（ｔ）はより小さい値に順次に定率的
に減小されるから、ダクト９の外寸法と流れに使
用される有効横断面は、ともに、一定に保たれ
る。最適減衰A₁＝A₂＝A₃＝A_oは、画成されるだ
けの個数の部分に対して、f₁，f₂，f_oにおいて提
供される。第３図の３部分ダクト吸音装置の減衰
は、第４図において曲線４８，４９，５０によつ
て示される。しかし、全長は決して2L₁に達しな
い。なぜならば、有限の（ｎ）に対し、Ｌ＝L₁＋1/2L₁＋1/2^n-1L₁＜2L₁ であるからである。前記設計は、f¹からf_oまで、
本質的に一定の最適減衰を提供する。もし所望の
減衰が周波数の関係として変更されるならば、こ
れに応じて長さL₁……L_oが変更される。

以上の説明においては、ダクト内には流れが存
在しないと仮定された。しかし、若干の実施的場
合においては、ダクト内に流れが存在し、そのよ
うな運動は局所マツハ数（Ｍ）によつて便利的に
特定されることが認められる。この場合には、ブ
ライアン・ジエー・テスター（Brian Ｊ
Tester）が1972年にサザンプトン大学において
発表した論文「亜音速平均流を含むライニングさ
れたダクトの音響減衰」に記載の修正係数１／
（１＋Ｍ）²を前記した式に適用しなければならな
い。もしダクトを通る流れと音が同一方向に進行
するならば（Ｍ）は正であるが、もし流れが音の
方向とは反対であるならば、（Ｍ）は負とされる
ことが注目さるべきである。もし流れの効果が包
含されるならば、最適壁インピーダンスは：Ｚ最適＝1.2ｄ／λe^-J0.7１／（１＋Ｍ）² ＝Ｒ最適＋JX最適またはＲ最適＝0.91df／ｃ１／（１＋Ｍ）² Ｘ最適＝−0.77df／ｃ１／（１＋Ｍ）² 但し、λ＝波長Ｍ＝ダタト内の流れのマツナ数もし前記ダクトの流れ横断面積が一定に保たれ
るならば、１／（１＋Ｍ）²＝一定＝ＢＲ最適＝0.91Bｄ／λ＝0.91Bdf／ｃＸ最適＝−0.77Bｄ／λ＝−0.77Bdfｃダクトの一端（例えば、入口）において、幅が
（d₀）であり、大きな減衰を必要とする最小周波
数が（f₀）であると仮定すると、Ｒ最適とＸ最適
とを解き、このインピーダンスの値を周波数f₀に
おいて提供するライニングを設計することが可能
である。次ぎに、Ｒ最適とＸ最適との数値を凍結
して、それらを（R₀）と（X₀）と呼ぶ。

複数個の流れ分割板を構成された本発明の一実
施例において、幅（d₀）を有する第１の部分か
ら、通路は突然狭くなつて1/2d₀の幅になる。当
然、周波数2f₀に対しては：Ｒ最適＝R₀ Ｘ最適＝X₀ そして全ての条件は流れ分割板内への周波数
2f₀の吸収にとつて依然として最適である。この
過程は所望されるかぎりの頻度を以て継続され
る。

連続的に先細になつているダクトの場合、前記
した原理が適用する。Ｒ＝R₀およびＸ＝X₀の固
定値はすべての周波数において最適であり、従つ
て、積（df）は一定である： df＝d₀f₀ 次ぎのことが理解されるはずである。即ち：Ｒ＝R₀任意の周波数(f)における定数Ｘ＝X₀Xはダクト幅が(d)であるダクトの一点に
おける周波数(f)において計算される。

前記した定率縮小が行われる態様は、ライニン
グまたは吸音処理の形式に依存する。まず、区画
された空間に亘る抵抗フエーシング板にて就て説
明する。

直線フエーシング板に対し：Ｒ＝周波数から独立した定数。Ｒ＝R₀であるよ
うにフエーシング板を選択する。

空間に対し：Ｘ＝−cot2π／ｃｔ但し、（ｔ）は空間の深さ。

したがつて、ft＝f₀t₀であるようにダクトに沿
つて（ｔ）を簡単に変更する。この場合、t₀は初
めに下記のように選ばれた：Ｘ最適＝X₀−cot2πf₀／ｃt₀＝−0.77Bd₀f₀／ｃ便宜上、波長λの関数である吸音ライナの音響
インピーダンスＺ（λ）をρcで割つて無次元化し
た値を正規化された音響インピーダンスとして用
い、そのインピーダンスの値が媒体のインピーダ
ンスと同じ場合にそれを単一化することができ
る。そして、この正規化された音響インピーダン
スをダクトに沿つて一定にするようにライナの厚
さ、密度、繊維寸法などの物理的性質を変化する
ようにする。λ＝ｄにおいて、Ｚ（λ）／ρc＝Ｒ（λ）／ρc＋jX（λ）／ρc であり、Ｒ（λ）／ρc及びＸ（λ）／ρcの範囲は 0.1＜Ｒ（λ）／ρc＜10及び −10＜−Ｘ（λ）／ρc＜−0.1である。この絶対的限界を決定することは困難であり、遷移部分は徐々
にあり、大部分のライナは多くの周波数において
最適状態からかなり離れた状態で作動している。
この点で、本発明のダクトは多くの消音エレメン
トよりも驚くほどすぐれている。

第３図の装置の流れ横断面はダクトの長軸線に
沿つて変化しないけれども、若干の空力学学的見
地から、流れ分割板１３〜１６の使用が好ましく
ないことがあり得る。従つて、第５図には本発明
の機能上同等の一実施例であつて流れ分割板が配
設されていないものが図示されている。この実施
例は上壁２１と下壁壁２２と、側壁２３，２４と
を有する。上壁２１と下壁２２の幅は、一端から
他端へ連続的に増加し、一方、側壁２３，２４の
幅は、同じ方向に見たとき、一端から他端へ減じ
る。これら直交配置された壁の相補的テーパの結
果として、一方の端部が正方形の横断面を有し、
他端部が細長い矩形横断面を有するダクト形状が
得られる。前記壁のテーパ即ち張開きは内部横断
面積を一定に保つように選ばれる。上壁２１と下
壁２２の内面は、それぞれ、吸音ライニング２
５，２６を内張りされている。これらライニング
２５，２６は任意の好適な吸音処理を施されるこ
とは理解されるであろう。被処理面間の高さ(d)は
減じ、幅（Ｗ）は横断面積を一定に保つのに必要
とされる率を以て増す。ライニング２５，２６の
音響抵抗は一定即ち0.9ρcの近くに保たれ、厚さ
（ｔ）は、Ｘ＝−0.77ρcを維持するように変更さ
れる。換言すれば、通常はｔ／ｄは一定である。
即ち、ダクトのライナして適した大抵の吸音材料
はインピーダンスの無効部分が（2πf／ｃ）の関
数であり、例えば厚さｔの単純な空間（薄い抵抗
性ある面シートと直列に配置され得る）は、Ｘ＝−ρc・cot（2πf／ｃ）ｔである。繊維材料やフオーム材でもＸは（2πf／
ｃ）ｔの関数であり、従つていずれの場合にも周
波数スケーリングにおいて行われているｆを二倍
にしかつｔを半分に縮小しても積ft変化せず、即
ちft／fd＝一定＝ｔ／ｄである。この形状は第３
図に図示された既に説明された実施例の形状と機
能上同等のものである。

第６図には、本発明のさらにもう一つの実施例
であつてダクト２９の第１の端２７（それは入口
または出口のどちらかである）が円形の横断面形
状を有し、ダクト２９の他端２８が細長い矩形の
横断面形状を有するものが図示されている。ダク
ト２９は吸音内壁処理物３１，３２を配設されて
いる。

第３図、第５図および第６図に示された構造を
得るのに使用される設計手順は、A₁、A₂……A_o
の所望の価を得るように長さL₁、L₂、L₃等を有
する一連の定横断面積ユニツトを設計することで
ある。第５図および第６図の実施例においては、
不連続部分（L₁……L_o）は連続的に変化する形
状になめらかに遷移している。このようにして、
任意の所望の減衰スペクトルが最小長さのダクト
によつて最適様式を以て得られうる。

本発明の本質は、軸方向に変化する横断面形状
の音を減衰させる吸音ライニングを配されたダク
トを設け、ライニングまたは内面防音処理物が、
音響レジスタンスが本質的に一定に保たれ、且
つ、被処理面の距離に対する有効深さの比ｔ／ｄ
が本質的に一定に保たれるように選ばれることで
ある。音響抵抗はスケーリング即ち定率縮小にと
もなつて常に変化しないように維持され、全ての
寸法（Ｌ、ｄ等）は周波数に対して逆である。本
発明のさらに別の実施例は第７図と第８図とに示
される形状を取り得る。

第７図を参照すると、その長軸線に沿つて均一
の外寸法を有する円形横断面のダクト３３が図示
されている。円筒形の形状を有する円形の分割板
３４，３５，３６はダクト３３の内部に同心に配
置され、スパイダ３７，３８またはその他の任意
の好適な支持装置によつて担持されている。ダク
ト３３の内壁は吸音処理物３９を配設されてお
り、該吸音処理物３９は、対向する分割板３４，
３５，３６に応じて、その長さに沿つて厚さを変
更されている。

第８図には、本発明の一実施例であつて、ダク
ト４２の第１の端４１が円形の横断面を有し、他
方の端４３が十字形の横断面を有するものが図示
されている。内壁はダクト４２の長軸線に沿つて
変更される厚さを有する音響処理物４４，４５即
ちライナを以て内張りされている。従つて、例え
ば、ライナ４４の厚さは、端４３におけるよりも
端４１において大きい。

第９図には、第１図に示される如き正方形のダ
クトの吸音能力と比較されたときの、本発明に依
つて構成された吸音装置の減衰効果の実測が示さ
れている。第９図において認められる如く、ヘル
ツ（Hz）を単位とする周波数は横座標に沿つてプ
ロツトされ、減衰（デシベル単位）は縦座標に沿
つてプロツトされている。第１図の装置における
周波数の関数としての減衰は曲線４８によつて図
示されている。同様に、第５図に従つて作られた
本発明装置によつて得られる周波数の関数として
の減衰は曲線４９によつて示されている。これら
データが得られた両ダクトは、46cmの長さを有
し、一定の内部横断面積232cm²を有する。第１図
に従つて作られた装置は、“スコツトフエルト”
と呼ばれる厚さ1.2cmの市販の吸音材料を用いて
両側において内張りされており、該吸音材料の密
度はその流れ抵抗が概ね1ρCであるように調整さ
れている。即ち、例えば繊維材料の音響抵抗は音
波で振動する空気運動に対する抵抗（主に粘性抵
抗）であり、この流れに対する抵抗の大きさは多
孔材料を通る流れに対する定常状態の抵抗と同じ
であり、このため簡単な定常流れ測定を抵抗性あ
る音響材料を評価するために一般に利用してい
る。即ち、音響抵抗≒流れ抵抗である。第５図の
実施例に従つて作られたダクトは、その一端にお
ける15×15cmの正方形から他端における3.8×
58.5cmの矩形になめらかに変化する内部横断面を
有する。２個の対向する側壁内面は前記スコツト
フエルトを用いて処理されている。スコツトフエ
ルトは、正方形端における1.27cmから矩形端にお
ける0.32cmへ、厚さが局部ダクト高さに対して常
に同じ比率を有するように変化する。スコツトフ
エルトの密度は、局部流れ抵抗が1ρcに維持され
るように調整される。

前記２個のダクトの減衰度は、並列的比較方式
に基いて測定され、その結果が第９図のグラフに
図示されている。第１図のダクトの減衰スペクト
ルは古典的正方形ダクト理論から全く予期される
通りであり、2500Hzにおいて22dBのピークは、
急速に且つなめらかに落下して10KHzにおいて
5dBになる。第５図に示されるごとく作られたダ
クトの減衰度も全く予期される通りであり、2500
Hzにおける18dBは4KHzにおける25dBのきわめて
広いピークまで上昇し、10KHzにおいても依然と
して15dBを示す。曲線における前記の如き広い
ピーク即ち円丘は、より厚い吸音ライニング材料
の使用によつて少くとも２オクターブの周波数に
おいて下方へ移動されうる。第９図のグラフから
認められるように、延長された周波数スペクトル
に亘つて実質的な騒音の削減が本発明の装置によ
つて達成される。

要約すれば、本発明は次ぎの如く説明される。
周波数帯の中間周波数（f₀）を選定しかつ次にダ
クトの横断寸法d₀を選定して前記周波数における
最適音響減衰を与える。横断寸法d₁及びd₂を選定
し、一方を上流にかつ他方を下流に配置し、d₀と
異なる寸法を有しかつ対応する周波数（f₁、f₂）
を有する。d₀、d₁、d₂が適正に選定されると、周
波数f₀、f₁、f₂は周波数帯をカバーしかつ周波数
全体にわたつて有効な音響減衰を与える。本発明
は、d₀、d₁の如き複数個のダクト幅を有するライ
ナを配置されたダクトであつて、これらライナ
が、f₀、f₁の如き異なる周波数において実質的に
同じ音響抵抗値および音響リアクタンス値を提供
するように定率縮小され、従つて、d₁f₁＝d₀f₀の
関係が得られるものを提供する。最も一般的な場
合において、横断面積は一定に保たれることを要
しない。もし横断面積が変化するならば、マツハ
数は変化する。

Ｒ最適＝0.91df／ｃ１／（１＋Ｍ）² Ｘ最適＝0.77df／ｃ２／（１＋Ｍ）² Ｘ最適に対するＲ最適の比は、ダクトのすべて
の点において常に同じであり、周波数(f)は局所マ
ツハ数と無関係であることに注目すべきである。

従つて、（Ｒ）を一定に保つことに代えて、下
記の如く（Ｒ）を調整する： R₁／R₀＝d₁f₁／d₀f₀ （１＋M₀）²／（１＋M₁）
² 同様に、下記の如くダクトに沿つて（Ｘ）を調
整する： X₁／X₀＝d₁f₁／d₀f₀ （１＋M₀）²／（１＋M₁）² このようにして、最適広帯域内張付デフユーザ
が設計されうる。これが最も一般的な場合であ
る。

他のダクト形状は、正方に分析することが一そ
う困難である。例えば、円形から楕円形または円
形から長円形または円形から矩形にそれぞれ変形
するダクトを得るための正確な定率縮小手順は、
前記したごとき容易な分析を越えているが、等価
正方形ダクトの分析は、もし等価物に対する値(d)
が適切に選ばれるならば、常に近似的に正しい。
例えば、(d)＝楕円の長軸または長円形の幅とすれ
ば、そのような近似計算の対象は同じであり、そ
の各部分が、関心を持たれる周波数スペクトルの
或る部分を最も効率的に吸収するように最適に構
成されるダクトである。本明細書に詳書に詳細に
図示されそして説明された実施例に加えて、本発
明の多くの実際的な実施例が、本明細書記載の原
理に従うことによつて、当業者によつて作られ得
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の説明に役立つ在来（先行技
術）正方形横断面流れダクトの透視図、第２図は
第１図の装置の性能を示した、音の減衰が周波数
の関数としてプロツトされている図面、第３図は
本発明の第１の実施例を断面によつて示した立面
図、第４図は第３図の装置の性能をグラフ的に示
した図面であつて、音の減衰が周波数の関数とし
てプロツトされている図面、第５図は、一端にお
いて正方形であり他方において矩形である本発明
の第２の実施例の透視図、第６図は、ダクトの一
端が円形であり、他端が矩形である本発明の第３
の実施例の透視図、第７図は第３図に関連して説
明された装置の実施例の一修正形式を部分的に断
面を以て示した透視図、第８図は一端に円形の開
口を有し、他端に十字形の開口を有する本発明の
別実施例の透視図、第９図は本発明装置の性能を
典型的な一先行技術装置の性能とグラフ的に比較
した減衰が周波数の関数として示される図面であ
る。図面上、１，２９，３３，２４は『ダクト』、
１４，１５，１６は『中間流れ分割板』、１３は
『中心流れ分割板』、１１，１２は『壁』、１７，
１８は『壁ライナ』、２１は『上壁』、２２は『下
壁』、２３，１４は『側壁』、２５，２６は『吸音
ライニング』、４４，４５は『ライナ』、３４，３
５，３６は『分割板』を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１細長い流体通路を画定する手段を備えた音響
減衰ダクトであつて、前記手段が吸音ダクトライ
ナを含み、前記流体通路が、該流体通路の長さ方
向に沿つて変化し前記ダクトライナに垂直な方向
における横断寸法ｄを有する前記音響減衰ダクト
において、前記流体通路中の第１位置において局所流れマ
ツハ数M₀でしかも該流体通路の長さ方向に沿つ
て前記第１位置から離れた第２位置において局所
流れマツハ数M₁で、流体が前記流体通路を流
れ；前記第１において前記ダクトライナが第１周
波数f₀での音響インピーダンスZ₀を有すると共に
前記横断寸法が寸法d₀を有し、かつ前記第２位置
において前記ダクトライナが第２周波数f₁での音
響インピーダンスZ₁を有すると共に前記横断寸法
が寸法d₁を有していて、次式 f₁／f₀＝d₀／d₁×（１＋M₁）²／（１＋M₀）² の関係を維持することにより、前記F₀、M₀、d₀
の関数たる前記音響インピーダンスZ₀と、前記
F₁、M₁、d₁の関数たる前記音響インピーダンス
Z₁とを等しくする如くに構成したことを特徴とす
る音響減衰ダクト。２特許請求の範囲の第１項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、M₀＝M₁でありよつてf₁／f₀＝d₀／d₁である音響減衰ダクト。３特許請求の範囲の第１項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、前記横断寸法ｄは、前記第１位置
と前記第２位置との間で連続的かつスムース変化
する音響減衰ダクト。４特許請求の範囲の第１項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、レールを単位として測定される前
記吸音ダクトライナの音響抵抗Ｒは、0.91df／ｃ ρc／（１＋Ｍ）²に等しく、レールを単位として測
定した前記ダクトの音響リアクタンス（Ｘ）は、
−0.77df／ｃρc／（１＋Ｍ）²に等しく、ここでｄは、前記流体通路の横断寸法であり、ｆは、局所最大
減衰の周波数であり、ｃは該ダクト内媒質中の音
速であり、ρは、該媒質の密度であり、Ｍは、該
流体通路中の流れのマツハ数であるべく構成した
音響減衰ダクト。５特許請求の範囲の第４項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、前記リアクタンスを与える値の一
部df／（１＋Ｍ）²は、ほぼ一定に保たれ、よつて
前記流体通路の長さ全体に渡りＲおよびＸがほぼ
一定に維持されるべく構成した音響減衰ダクト。６特許請求の範囲の第１項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、前記流体通路中の流れのマツハ数
は、ほぼ零であり、前記吸音ダクトライナのレー
ル単位で測定した音響抵抗Ｒは0.91df／ｃρcに等しく、前記ダクトのレール単位で測定した音響リア
クタンスは、−0.77df／ｃρcであり、ここでｄは、前記流体通路の横断寸法であり、ｆは、局所最大減
衰の周波数であり、ｃは前記ダクト内媒質中の音
速であり、ρは該媒質の密度であるべく構成した
音響減衰ダクト。７特許請求の範囲の第６項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、前記の値の一部dfは、ほぼ一定に
保たれ、よつてＲおよびＸは、前記流体通路の長
さ全体に渡りほぼ一定に維持されるべく構成した
音響減衰ダクト。８特許請求の範囲の第１項から第７項のいずれ
か一項に記載の音響減衰ダクトにおいて、前記横
断寸法ｄは、前記流体通路の長さ方向に沿いスム
ースに変化するべく構成した音響減衰ダクト。９特許請求の範囲の第１項から第７項のいずれ
か一項に記載の音響減衰装置において、前記横断
寸法は、３個の不連続値を有するべく構成した音
響減衰ダクト。１０特許請求の範囲第１項に記載の音響減衰ダ
クトにおいて、前記吸音ダクトライナが前記流体
通路の少なくとも一部分に設けた吸音材料から成
り、かつＺ（λ）／ρcで示される音の波長の関数
としての無次元音響インピーダンスがλ＝ｄなる
周波数のときに前記ダクトに沿つてほぼ一定とな
るように可変な物理特性を有し、ここでＺは前記
ダクトライナの音響インピーダンス、λは音の波
長でλ＝ｃ／Ｆであり、ρは前記ダクト内の媒質
密度、ｃは媒質内の音速、ρcは媒質の比音響イン
ピーダンス、ｄは前記ダクトライナに垂直な方向
における前記流体通路の幅であるべく構成した音
響減衰ダクト。１１特許請求の範囲の第１０項に記載の音響減
衰ダクトにおいてＺ（λ）／ρc＝Ｒ（λ）／ρc＋jX（λ）／ρc であり、Ｒ（λ）／ρcは、0.1＜Ｒ（λ）／ρc＜10の
範囲にあり、Ｘ（λ）／ρcは、−10＜−Ｘ（λ）／ρc＜−0.1の
範囲にあるべく構成した音響減衰ダクト。１２特許請求の範囲の第１項に記載の所定の中
間周波数を含む周波数バンドにわたり動作可能の
音響減衰ダクトにおいて、前記流体通路の前記第
１位置の横断寸法d₀は、前記所定の中間周波数で
最適の音響減衰を与えるようにされ、前記通路の
横断寸法d₁は前記第１位置から隔置された前記第
２位置における横断寸法であり、さらに前記第１
および第２位置から隔置された第３位置で前記通
路の横断寸法d₂が与えられ、該寸法d₁およびd₂は
寸法d₀と相異し、前記吸音ダクトライナは、前記
流体通路画成手段の内部壁の少なくとも一部の、
前記第１、第２および第３の位置において、吸音
ライナ装置を有し、前記ライナ装置は、前記位置
にてほぼ一定の音響抵抗Ｒを有し、前記各位置の
前記ライナ装置の有効深さに対する前記各横断寸
法との比は、（１＋Ｍ）²で割つた場合にほぼ一定
であるべく構成した音響減衰ダクト。１３特許請求の範囲の第１項から第１２項に記
載の音響減衰ダクトにおいて、前記細長い流体通
路は、全体を通しほぼ一定の断面積を有するべく
構成した音響減衰ダクト。１４特許請求の範囲の第１２項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記第１と第２の位置のそれ
ぞれに設けた複数の吸音分割装置を有する構成の
音響減衰ダクト。１５特許請求の範囲の第１２項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ダクトの内部横断断面積
は、前記位置間で連続的に変化するべく構成した
音響減衰ダクト。１６特許請求の範囲の第１５項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ダクトの横断面形状は、
一端部において正方形であり、他端部において細
長四角形である音響減衰ダクト。１７特許請求の範囲の第１５項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ダクトの横断面形状は、
一端部で円形であり、他端部で四角形である音響
減衰ダクト。１８特許請求の範囲の第１５項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ダクトの横断面形状は、
一端部において縦溝形であり、他端部において四
角形である音響減衰ダクト。１９特許請求の範囲の第１５項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ダクトの横断面形状は、
一端部で円形であり、他端部で十字形である音響
減衰ダクト。２０特許請求の範囲の第１５項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ダクトの横断面形状は、
一端部で円形であり、他端部で長円形である音響
減衰ダクト。２１特許請求の範囲の第１２項記載の音響減衰
ダクトにおいて、前記第２位置は、前記第１位置
の上流であり、前記第３位置は、前記第１位置の
下流にあるべく構成した音響減衰ダクト。２２特許請求の範囲の第１２項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ライナ装置は、区画され
た空間にわたつて延在する抵抗フエーシング板を
もつて成る音響減衰ダクト。２３特許請求の範囲の第１２項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ライナ装置は、音響抵抗
フオーム材料をもつて成る音響減衰ダクト。２４特許請求の範囲の第１２項に記載の音響減
衰ダクトにおいて、前記ライナ装置は、繊維状吸
音材料をもつて成る音響減衰ダクト。