WO2024090085A1 - 消音構造体 - Google Patents

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WO2024090085A1
WO2024090085A1 PCT/JP2023/034419 JP2023034419W WO2024090085A1 WO 2024090085 A1 WO2024090085 A1 WO 2024090085A1 JP 2023034419 W JP2023034419 W JP 2023034419W WO 2024090085 A1 WO2024090085 A1 WO 2024090085A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sound
flow path
absorbing material
path
main flow
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/034419
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
真也 白田
昇吾 山添
美博 菅原
雄一郎 板井
俊 石毛
知宏 ▲高▼橋
Original Assignee
富士フイルム株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 富士フイルム株式会社 filed Critical 富士フイルム株式会社
Publication of WO2024090085A1 publication Critical patent/WO2024090085A1/ja

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    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general

Definitions

  • the present invention relates to a sound-absorbing structure.
  • Patent Document 1 describes an interference type silencer in which a portion of the exhaust duct of an automobile engine or the like is provided with multiple exhaust gas branch passages with different flow path lengths, and these exhaust gas passages are merged into the exhaust duct.
  • Silencers that use interference require a length difference of ⁇ /2, which limits how small they can be made.
  • the objective of the present invention is to solve the problems of the above-mentioned conventional technology and to provide a noise reduction structure that uses interference and can be made compact while maintaining its noise reduction performance.
  • the present invention has the following configuration.
  • a main flow path connected to an inlet and an outlet;
  • At least a sound absorbing material is disposed at a connecting position between the main flow path and the sub flow path,
  • the secondary flow path is not directly connected to the inlet and outlet, a path length when passing through the sub-path from the inlet to the outlet is equal to or longer than a path length when passing through only the main path from the inlet to the outlet;
  • This sound-absorbing structure silences sounds of a frequency to be silenced by causing interference between the sound that passes through a path that passes only the main flow path and the sound that passes through a path that passes through the secondary flow path, the phase difference being greater than 90 degrees and smaller than 270 degrees.
  • [2] The sound-absorbing structure according to [1], wherein the total thickness of the sound-absorbing material in the path direction passing through the sub-flow path is 10 mm or more.
  • [3] The sound deadening structure according to [1] or [2], wherein the main flow path and the sub flow path are separated by a non-air-permeable wall member except for the connection position.
  • [4] The sound-absorbing structure according to any one of [1] to [3], wherein the sound-absorbing material has a viscous characteristic length of 300 ⁇ m or less.
  • [5] The sound-absorbing structure according to any one of [1] to [4], wherein the tortuosity of the sound-absorbing material is 1.1 or more.
  • a fan is connected to the inlet, and the main flow path acts as a ventilation path;
  • the sound deadening structure according to any one of [1] to [8], wherein the sound to be silenced is fan sound.
  • the present invention provides a noise reduction structure that uses interference and can be made compact while still maintaining noise reduction performance.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view conceptually showing an example of a sound deadening structure of the present invention.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 1.
  • 2 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 1.
  • FIG. 2 is a diagram showing the phase of sound passing through a sound-absorbing structure.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view conceptually showing another example of the sound deadening structure of the present invention.
  • 1 is a graph showing the relationship between frequency and transmission loss.
  • 1 is a graph showing the relationship between frequency and transmission loss.
  • FIG. 2 is a diagram showing the phase of sound passing through a sound-absorbing structure.
  • 1 is a graph showing the relationship between frequency and transmission loss.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view of a sound deadening structure for explaining the configuration of an embodiment.
  • 1 is a graph showing the relationship between frequency and transmission loss.
  • 1 is a graph showing the relationship between the thickness of a sound-absorbing material and a peak frequency.
  • 1 is a graph showing the relationship between tortuosity and peak muffling frequency.
  • 1 is a graph showing the relationship between the viscous characteristic length and the tortuosity and the speed of sound.
  • 1 is a graph showing the relationship between the viscous characteristic length and the tortuosity and the speed of sound.
  • FIG. 1 is a graph showing the relationship between the viscous characteristic length and the tortuosity and the speed of sound.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view conceptually showing another example of the sound deadening structure of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing the phase of sound passing through a sound-absorbing structure.
  • a numerical range expressed using “to” means a range that includes the numerical values before and after "to” as the lower and upper limits.
  • “orthogonal”, “vertical”, and “parallel” include the range of error permitted in the technical field to which the present invention pertains.
  • orthogonal means that the error is within a range of less than ⁇ 10° from the strict orthogonal, vertical, or parallel, and the error from the strict orthogonal, vertical, or parallel is preferably 5° or less, and more preferably 3° or less.
  • terms such as “same” are intended to include a margin of error generally accepted in the technical field.
  • the sound deadening structure of the present invention is A main flow path connected to the inlet and the outlet; A secondary flow path that branches off from the main flow path and returns to the main flow path; At least a sound absorbing material is disposed at a connecting position between the main flow path and the sub flow path, The secondary flow path is not directly connected to the inlet and outlet, a path length when passing only through the main flow path from the inlet to the outlet is equal to or less than a path length when passing through the sub-flow path from the inlet to the outlet,
  • This is a sound-absorbing structure in which the phase difference between the sound that passes through a path that passes only the main flow path and the sound that passes through a path that passes through the secondary flow path is greater than 90 degrees and less than 270 degrees, causing interference and silencing the sound, for the sound of the frequency to be silenced.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an embodiment of the sound deadening structure of the present invention
  • Fig. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in Fig. 1
  • Fig. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in Fig. 1.
  • the sound deadening structure 10 shown in FIG. 1 has an air duct that constitutes a main flow path 12, an air duct that constitutes a secondary flow path 14 that branches off from and merges with the main flow path 12, and a sound absorbing material 16.
  • the main flow path 12 is a flow path that is connected to the inlet 12a and the outlet 12b.
  • the main flow path 12 is a linear flow path from the inlet 12a to the outlet 12b.
  • the shape and size of the cross section of the main flow path 12 perpendicular to the flow path direction are constant from the inlet 12a to the outlet 12b.
  • the cross-sectional shape of the main flow path is approximately rectangular.
  • the main flow path 12 has a connection position 13a on the lower surface at the inlet 12a side that connects to the secondary flow path 14, and a connection position 13b on the outlet 12b side that connects to the secondary flow path 14.
  • the sub-channel 14 is a channel that branches off from the main channel 12 at the connection position 13a and returns to the main channel 12 at the connection position 13b. That is, the connection position 13a is a branching portion, and the connection position 13b is a junction portion. In the example shown in Figs.
  • the sub-channel 14 has a first portion that extends from the connection position 13a in a direction that is substantially perpendicular to the flow direction of the main channel 12, toward the bottom in the illustrated example, a second portion that extends from the end of the first portion opposite the connection position 13a, the bottom end in the illustrated example, substantially parallel to the flow direction of the main channel 12, in the left-right direction in the illustrated example, toward the outlet 12b side, and a third portion that extends from the end of the second portion opposite the first portion, the right end in the illustrated example, in a direction that is substantially perpendicular to the flow direction of the main channel 12, toward the top in the illustrated example, to the connection position 13b.
  • the shape and size of the cross section perpendicular to the flow direction of the secondary flow path 14 are constant from connection position 13a to connection position 13b.
  • the flow direction of the secondary flow path 14 at the first portion is the up-down direction in the figure
  • the flow direction at the second portion is the left-right direction in the figure
  • the flow direction at the third portion is the up-down direction in the figure.
  • the cross-sectional shape of the secondary flow path is approximately rectangular.
  • the sub-channel 14 is only connected to the main channel 12 at connection positions 13a and 13b, and is not directly connected to the inlet 12a and outlet 12b.
  • the main channel 12 and the sub-channel 14 are separated by a non-breathable wall member 15 except at connection positions 13a and 13b.
  • the path length (path length Rs) when passing through the sub-channel 14 is equal to or greater than the path length Rm when passing only through the main channel 12.
  • the path length Rm when passing only through the main channel 12 is the length along the flow direction of the main channel 12 from the inlet 12a to the outlet 12b.
  • the path length Rs when passing through the sub-channel 14 is the sum of the length along the flow direction of the main channel 12 from the inlet 12a to the connection position 13a, the length along the flow direction of the sub-channel 14 from the connection position 13a to the connection position 13b, and the length along the flow direction of the main channel 12 from the connection position 13b to the outlet 12b.
  • the sound absorbing material 16 is placed at least at the connection positions 13a and 13b between the main flow path 12 and the secondary flow path 14. In the illustrated example, it is placed at the first and second parts of the secondary flow path 14, respectively.
  • the shape and size of the sound absorbing material 16 in cross sections perpendicular to the flow path direction of the first and second parts are approximately the same as the cross-sectional shape and size of the secondary flow path 14, and it fills a part of the secondary flow path 14.
  • the sound absorbing material 16 is not disposed within the main flow path 12, but is disposed flush with the wall member in which the connection positions 13a and 13b are formed (the lower wall member in FIG. 1).
  • the sound absorbing material 16 is passed through by the sound absorbing structure 10 when the sound passes through the secondary flow path 14, delaying the phase of the sound passing through the secondary flow path 14.
  • the sound absorbing material 16 has a complex internal structure, and therefore has the effect of slowing down the speed of sound passing through the sound absorbing material 16. Therefore, the phase delay is greater when the sound passes through the sound absorbing material 16 than when the sound propagates through the same length of air.
  • the sound absorbing structure 10 uses the effect of the sound absorbing material 16 to create interference and mute the sound of the frequency to be mute, by making the phase difference between the sound passing through the path that passes only through the main flow path 12 and the sound passing through the path that passes through the secondary flow path 14 greater than 90 degrees and less than 270 degrees.
  • the sound deadening structure of the present invention has a sound absorbing material 16 arranged at the connection position between the main flow path 12 and the secondary flow path 14, so that when sound passes through the path that passes through the secondary flow path 14, it passes through the sound absorbing material 16, and the phase of the sound passing through the path that passes through the secondary flow path 14 can be delayed.
  • the phase difference between the sound passing through only the main flow path 12 and the sound passing through the secondary flow path 14 can be made greater than 90 degrees and smaller than 270 degrees, and the sound can be silenced by interference. Therefore, the sound deadening structure can be made smaller in size.
  • the sound absorbing material 16 is lightweight, the weight of the entire sound deadening structure can be reduced.
  • Figure 4 shows the sound pressure distribution in the sound deadening structure obtained by simulation in Example 1 described later. As shown in Figure 4, the sound pressure phases of the sound passing only through the main flow path 12 and the sound passing through the secondary flow path 14 are almost opposite at the joining point, connection position 13b. Therefore, interference occurs in the flow paths after connection position 13b, canceling each other out and causing the sound to be deadened.
  • the phase difference between the sound passing only through the main flow path 12 and the sound passing through the sub-flow path 14 for the sound of the frequency to be silenced is preferably 135° to 225°, and more preferably 160° to 200°.
  • the phase difference is defined as "abs( ⁇ ) mod 360" (the remainder when the absolute value of the phase difference between the two paths is divided by 360 degrees), where ⁇ is the phase difference between the main path and the sub-path.
  • the frequency of the sound targeted for muffling is preferably 50 Hz to 4000 Hz, and more preferably 100 Hz to 3000 Hz.
  • the total thickness of the sound-absorbing material 16 in the path direction passing through the secondary flow path is preferably 10 mm or more, more preferably 15 mm or more, and even more preferably 20 mm or more.
  • the total thickness of the sound-absorbing material 16 in the path direction passing through the secondary flow passage is preferably 100 mm or less, more preferably 60 mm or less, and even more preferably 40 mm or less.
  • the total thickness of the sound-absorbing material 16 in the path direction passing through the secondary flow path 14 is the sum of the vertical thickness of the sound-absorbing material 16 arranged in the first portion of the secondary flow path 14 and the vertical thickness of the sound-absorbing material 16 arranged in the second portion.
  • the sound absorbing material 16 is arranged in a part of the secondary flow path 14, but this is not limited thereto, and the sound absorbing material 16 may be arranged over the entire secondary flow path 14. However, if the sound absorbing material 16 is arranged over the entire secondary flow path 14, the sound absorbing effect of the sound absorbing material 16 becomes large, and there is a risk that the sound absorbing effect due to cancellation caused by interference will be reduced. Therefore, it is preferable to arrange the sound absorbing material 16 in a part of the secondary flow path 14.
  • the sound absorbing material 16 is arranged near the connection position 13a (branch) and the connection position 13b (confluence) of the main flow path 12 and the sub-flow path 14, but this is not limited to the above.
  • the sub-flow path 14 may further have a sound absorbing material arranged in a part of the second part of the sub-flow path 14.
  • the sub-flow path 14 may have a sound absorbing material arranged in at least a part of the second part of the sub-flow path 14.
  • the sound absorbing material 16 is arranged near the connection position 13a and the connection position 13b of the main flow path 12 and the sub-flow path 14 so as to prevent wind from flowing into the sub-flow path 14.
  • the sound-absorbing material 16 is arranged flush with the wall member (the lower wall member in Figure 1) in which the connection positions 13a and 13b are formed, near the connection positions 13a and 13b of the secondary flow path 14, respectively. If at least a part of the sound absorbing material 16 is disposed within the main flow path 12, for example, when the sound deadening structure 10 is connected to an air duct and the main flow path 12 is used as an air passage, the sound absorbing material 16 may obstruct the air flow and reduce the amount of air flow.
  • connection positions 13a and 13b of the sub-flow path 14 if the sound absorbing material 16 is disposed at a position other than the connection positions 13a and 13b of the sub-flow path 14, a step is created at the connection positions 13a and 13b, which may disturb the air flowing through the main flow path 12 and cause wind noise. Since the sound-absorbing material 16 almost completely blocks wind and allows sound to pass through, by arranging the sound-absorbing material 16 flush with the wall member in which the connection positions 13a and 13b are formed, it is possible to prevent the ventilation from being obstructed and also to prevent the generation of wind noise.
  • the viscosity characteristic length of the sound-absorbing material 16 is 300 ⁇ m or less, more preferably 1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, even more preferably 5 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less, and particularly preferably 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the tortuosity of the sound absorbing material 16 is preferably 1.1 or more, more preferably 1.2 or more and 5.0 or less, and further preferably 1.5 or more and 4.0 or less.
  • the viscous characteristic length is a quantity related to the effective density of the porous material in the JCA model (Johnson-Champoux-Allard-Lafarge model) or Biot model, and represents the viscous loss (attenuation) caused by the violent movement of air in the narrow voids.
  • Meandering degree is one of the parameters related to the fluid (air) that fills a porous material, and indicates the complexity of the voids inside the porous elastic body, and is defined as the ratio of the speed of sound to the speed of sound in air at the limit of high frequencies. Therefore, ultrasonic waves above the audible range are used to measure the speed of sound passing through the sound-absorbing material, and the ratio to the speed of sound traveling through air is measured. The higher the meandering degree, the more complex the internal structure is, and the greater the effect of slowing down the speed of sound passing through the porous material.
  • the viscosity characteristic length and tortuosity can be measured using a device such as "Torvith” manufactured by Nippon Acoustic Engineering Co., Ltd.
  • the tortuosity is defined as the ratio of the speed of sound to the speed of sound in air at the limit of high frequencies, so it can be obtained by measuring the speed of sound passing through a sound-absorbing material using high-frequency sound (ultrasound) that is above the audible range, and measuring the ratio to the speed of sound traveling through air.
  • the viscosity characteristic length can be measured using two gases with different sound speeds, such as air and argon. Measurements may also be performed using other similar measuring devices, or homemade devices following the definition.
  • microstructure may be modeled using a SEM (scanning electron microscope), 3D-CT (Computed Tomography) scan, laser microscope, etc., and the viscosity characteristic length and tortuosity may be determined according to the definition using fluid calculations.
  • the effective parameters related to absorption in the air part can be expressed as the following formulas (1) and (2). From these two parameters, the velocity inside the sound-absorbing material is ⁇ (K/ ⁇ ).
  • ⁇ tortuosity
  • ⁇ 0 air density
  • ⁇ porosity
  • ⁇ flow resistance
  • i imaginary unit
  • ⁇ angular frequency
  • ⁇ air viscosity
  • ⁇ viscous characteristic length
  • P0 equilibrium pressure
  • ⁇ thermal diffusivity
  • ⁇ ' thermal characteristic length
  • a porous sound absorbing material with a foam structure rather than a woven or nonwoven fabric as the sound absorbing material.
  • nonwoven fabric-based sound absorbing materials have a tortuosity of approximately 1.
  • Porous sound absorbing materials with a foam structure such as urethane foam, can be made to have a tortuosity significantly exceeding 1.
  • by artificially creating a foam structure using a 3D printer or the like it is possible to set the tortuosity and viscosity characteristic length of the porous sound absorbing material to a preferred range.
  • sound-absorbing materials conventionally known sound-absorbing materials can be used as appropriate.
  • various known sound absorbing materials can be used, such as foams, foaming materials (urethane foam (e.g., Calmflex F manufactured by Inoac Corporation, urethane foam manufactured by Hikari Corporation, etc.), soft urethane foam, ceramic particle sintered material, phenol foam, melamine foam, polyamide foam, etc.), nonwoven fabric sound absorbing materials (microfiber nonwoven fabric (e.g., Thinsulate manufactured by 3M, etc.), polyester nonwoven fabric (e.g., White Qon manufactured by Tokyo Soundproofing Co., Ltd., QonPET manufactured by Bridgestone KBG Corporation, Micromat manufactured by Softprene Kogyo Co., Ltd., and these products are also provided in a two-layer structure with a thin surface nonwoven fabric with high density and a back nonwoven fabric with low density), plastic nonwoven fabrics such as acrylic fiber nonwoven fabric, natural fiber nonwoven fabrics such as wool and felt, metal nonwoven fabrics,
  • porous sound absorbing material having a foamed structure As the porous sound absorbing material having a foamed structure, urethane foam such as Calmflex F2, F4, F6, and F9 manufactured by Inoac Corporation and Everlite manufactured by Arkem Corporation can be preferably used.
  • sound-absorbing materials with an artificial, bottom-up foam structure can be created using equipment that can create fine three-dimensional structures, such as 3D printers.
  • the pore size inside the sound-absorbing urethane is about 1 mm, so even a commercially available 3D printer can create it with sufficient resolution. With this method, both the labyrinthness and the viscous characteristic length can be changed as desired.
  • the difference in geometric length between the path length Rm when passing through only the main flow path 12 and the path length Rs when passing through the sub-flow path 14 is not particularly limited as long as Rm ⁇ Rs. However, from the viewpoint of miniaturization while ensuring the phase difference of the sound to be silenced, it is preferable that it is ⁇ /8 or more, and more preferable that it is ⁇ /4 or more.
  • the cross-sectional shapes of the main flow path 12 and the sub-flow path 14 are generally rectangular, but are not limited to this and may be various shapes such as circular or triangular.
  • the cross-sectional shapes of the main flow path 12 and the sub-flow path 14 may be different.
  • the cross-sectional shapes and/or cross-sectional areas of the main flow path 12 and the sub-flow path 14 may not be constant in the flow path direction.
  • the diameter may change in the flow path direction.
  • the secondary flow path 14 is configured to bend at the junction between the first and second portions, and also bend at the junction between the second and third portions, but this is not limited to this.
  • the secondary flow path 14 may have one or more bent portions where the pipeline bends, or may have a curved structure where the pipeline curves.
  • the secondary flow path 14 may also have a structure that has bent portions and a curved structure.
  • the main flow path 12 is a straight pipe, but this is not limited to this.
  • the main flow path 12 may have a bent portion where the pipe is bent and/or a curved structure where the pipe is curved.
  • the main flow path 12 may have a fourth section extending in the left-right direction in the figure (hereinafter referred to as the X direction), a fifth section inclined from one side to the other side (the lower side in FIG. 5) in the Z direction (a direction perpendicular to the X direction, the up-down direction in the figure) as it moves from the fourth section toward the X direction, and a sixth section extending from the fifth section in the X direction.
  • the main flow path 12 of the sound deadening structure 10b shown in FIG. 5 has two bent sections where the pipe is bent, and the positions of the inlet 12a and the outlet 12b in the Z direction are different.
  • the example shown in Figure 5 has a pipe forming the main flow path 12 near the inlet 12a, a pipe forming the main flow path 12 near the outlet 12b, and an expansion section 18 that is expanded beyond the cross-sectional area of these pipes.
  • the pipe on the inlet 12a side is connected to one side in the X direction of the hollow rectangular expansion section 18, and the pipe on the outlet 12b side is connected to the other side.
  • the position where the pipe on the inlet 12a side connects to the expansion section 18 is different from the position where the pipe on the outlet 12b side connects to the expansion section 18.
  • a wall member 15 is disposed within the extension 18 to define the main flow path 12 by connecting the inlet 12a to the outlet 12b.
  • the wall member 15 is formed so that the main flow path 12 is bent at the joint between the inlet 12a side pipe and the extension 18, and inclined from one side in the Z direction to the other side (the lower side in Figure 5) as it moves in the X direction, and extends in the X direction from the position where the main flow path 12 reaches the other side of the extension 18 in the Z direction to join the pipe on the outlet 12b side.
  • the region different from the region that becomes the main flow path 12 becomes the secondary flow path 14.
  • the region above the main flow path 12 is the secondary flow path 14.
  • the wall member 15 has openings that become the connection positions 13a and 13b between the main flow path 12 and the secondary flow path 14.
  • a sound absorbing material 16 is arranged at each of the connection positions 13a and 13b of the secondary flow path 14.
  • the sound deadening structure 10b configured in this way, when sound passes through a path that passes through the secondary flow path 14, it passes through the sound absorbing material 16, and the phase of the sound passing through the path that passes through the secondary flow path 14 can be delayed. Therefore, even if the difference in geometric length between the path length Rm when passing through only the main flow path 12 and the path length Rs when passing through the secondary flow path 14 is less than ⁇ /2 with respect to the wavelength ⁇ of the sound to be silenced, the phase difference between the sound passing through only the main flow path 12 and the sound passing through the secondary flow path 14 can be made greater than 90° and smaller than 270°, and the sound can be silenced by interference. Therefore, the sound deadening structure can be made smaller in size.
  • the thickness of the sound absorbing material 16 is the thickness in a direction perpendicular to the flow path direction of the main flow path 12. That is, in the example shown in Fig. 5, the thickness of the sound absorbing material 16 arranged at the connection position 13a is the thickness in the direction perpendicular to the opening surface at the connection position 13a, and the thickness of the sound absorbing material 16 arranged at the connection position 13b is the thickness in the direction perpendicular to the opening surface at the connection position 13b.
  • a numerical simulation is performed on the sound-absorbing structure to determine the direction of sound propagation at each position, and the direction of sound progression within the sound-absorbing material, and the "thickness of the sound-absorbing material" can be calculated as the sum of these lengths in the direction of propagation.
  • the inside of the expansion section 18 is separated by the wall member 15, so that an area 20 is also formed at the lower left of the main flow path 12.
  • this area 20 and the main flow path 12 are connected by an opening 21 formed in the wall member 15, and a sound-absorbing material 22 is disposed at the position of the opening 21.
  • the configuration has the sound-absorbing material 22 disposed adjacent to the main flow path 12, and has a back space 20 on the side of the sound-absorbing material 22 opposite the main flow path 12.
  • This configuration can prevent sound waves that enter the sound-absorbing material 22 from the main flow path 12 from being reflected and returning to the main flow path 12, so that the sound-absorbing effect of the sound-absorbing material 22 can be increased.
  • the sound-absorbing structure of the present invention has a structure that uses the main flow path 12, the secondary flow path 14, and the sound-absorbing material 16 to create a phase difference between sound that passes only through the main flow path 12 and sound that passes through the secondary flow path 14, thereby silencing the sound through interference, and may also have a structure that exerts a sound-absorbing effect using the normal sound-absorbing material 22.
  • the configuration has one sub-channel 14, but the present invention is not limited to this, and a configuration having two or more sub-channels may be used.
  • a phase difference may be given to the sound passing through the path that passes only through the main path in each of the paths that pass through the sub-channels, and the sound is silenced by interference.
  • the frequencies of the sounds to be silenced may be different for each sub-channel.
  • the frequency to be silenced for the first sub-channel is set to f 1
  • the phase difference between the sound of frequency f 1 passing through the path that passes through the first sub-channel and the sound of frequency f 1 passing through the path that passes only through the main channel is set to be greater than 90° and less than 270°
  • the frequency to be silenced for the second sub-channel is set to f 2
  • the phase difference between the sound of frequency f 2 passing through the path that passes through the second sub-channel and the sound of frequency f 2 passing through the path that passes only through the main channel is set to be greater than 90° and less than 270°, so that the sound of frequency f 1 and the sound of frequency f 2 can be silenced by interference.
  • the geometric path length when passing through the first sub-channel may be made different from the geometric path length when passing through the second sub-channel
  • the parameters (thickness, viscosity characteristic length, tortuosity, etc.) of the sound-absorbing material placed in the first sub-channel may be made different from the parameters (thickness, viscosity characteristic length, tortuosity, etc.) of the sound-absorbing material placed in the second sub-channel, or both may be done.
  • the inlet and outlet of the sound deadening structure of the present invention will be used in connection with other pipelines, it is desirable for the inlet and outlet of the sound deadening structure to have an uneven shape and/or a bellows shape on the outer periphery. This will ensure a tight fit when connected to other pipelines, preventing wind leakage, sound leakage, and sound reflection.
  • the housing that forms the main flow path and the sub-flow path may be constructed, for example, by arranging multiple plate materials in a box shape and joining adjacent plate materials with adhesive, pressure sensitive adhesive, solder, fusion, etc.
  • each piece may be produced by injection molding or a 3D printer, etc., and the pieces may be assembled to form the housing.
  • Materials for forming the housing that constitutes the main flow path and the sub-flow path include metal materials, resin materials, reinforced plastic materials, carbon fiber, etc.
  • Metal materials include, for example, aluminum, titanium, magnesium, tungsten, iron, steel, chromium, chromium molybdenum, nichrome molybdenum, and alloys of these metals.
  • resin materials include acrylic resin (PMMA), polymethyl methacrylate, polycarbonate, polyamide, polyarylate, polyetherimide, polyacetal, polyether ether ketone, polyphenylene sulfide, polysulfone, polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate (PET), polyimide, triacetyl cellulose (TAC), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polystyrene (PS), ABS resin (acrylonitrile, butadiene, styrene copolymer synthetic resin), flame-retardant ABS resin, ASA resin (acrylonitrile, styrene, acrylate copolymer synthetic resin), PVC (polyvinyl chloride) resin, and PLA (polylactic acid) resin.
  • reinforced plastic materials include carbon fiber reinforced plastics (CFRP) and glass fiber reinforced plastics (GFRP).
  • the density of the members constituting the sound deadening structure is 0.5 g/cm 3 to 2.5 g/cm 3 .
  • these materials are non-flammable, flame-retardant, and self-extinguishing. It is also desirable that the entire sound-absorbing structure be non-flammable, flame-retardant, and self-extinguishing.
  • the sound-absorbing structure of the present invention can be used as a silencer that is connected to a ventilation passage through which a fluid (gas) flows.
  • the main flow path can be used as the ventilation passage.
  • the sound deadening structure of the present invention may be connected to an air passage through which air generated by a fan flows.
  • a fan may be connected to the inlet of the sound deadening structure.
  • the main flow path acts as an air passage, and the sound generated by the fan is treated as the sound to be silenced, allowing the configuration to silence fan noise.
  • Example 1 Acrylic plates (thickness 3 mm) were processed with a laser cutter, and the processed acrylic plates were combined to form a rectangular parallelepiped cylindrical member with an opening of 20 mm x 20 mm and a length of 100 mm, and a hollow U-shaped member branching off from the cylindrical member and joining together to produce a structure having a main flow path and a sub-flow path as shown in Figure 1.
  • the joints between the acrylic plates were sealed with adhesive and tape.
  • the dimensions of each part were as shown in Figure 12.
  • a sound absorbing material QonPET manufactured by Bridgestone KBG Corporation
  • This sound absorbing material had a thickness of 20 mm, a viscous characteristic length of 100 ⁇ m, and a tortuosity of 1.0.
  • Example 2 A sound-absorbing structure was produced in the same manner as in Example 1, except that Calmflex F6 manufactured by Inoac Corporation was used as the sound-absorbing material. This sound-absorbing material had a thickness of 20 mm, a viscous characteristic length of 100 ⁇ m, and a tortuosity of 1.5.
  • Example 1 A sound-absorbing structure was produced in the same manner as in Example 1, except that no sound-absorbing material was provided.
  • the sound transmission loss of the produced sound deadening structure was measured.
  • the measurement was performed according to the transfer function method (ASTM E2611) using a speaker and four microphone terminals to measure the transmittance and calculate the sound transmission loss.
  • the measurement results of the transmission loss in Example 1 are shown in Fig. 6.
  • the measurement results of the transmission loss in Comparative Example 1 are shown in Fig. 7.
  • the measurement results of the transmission loss in Example 2 are shown in Fig. 9. Moreover, these results are shown together in Fig. 11.
  • the sound-absorbing structures of the examples and comparative examples were modeled and a simulation was performed using the finite element method (COMSOL MultiPhysics ver. 6.0, COMSOL Inc.) to obtain the sound pressure distribution in the sound-absorbing structures.
  • the sound-absorbing material was modeled using the JCA model.
  • the sound pressure distribution at a frequency of 2.27 kHz in Example 1 is shown in Fig. 4.
  • the sound pressure distribution at a frequency of 2.57 kHz in Comparative Example 1 is shown in Fig. 8.
  • the sound pressure distribution at a frequency of 2.03 kHz in Example 2 is shown in Fig. 10.
  • Example 1 high transmission loss appears at 2.27 kHz, which is 300 Hz lower than in Comparative Example 1. From Figure 4, it can be seen that at this frequency of 2.27 kHz, the phase of the sound pressure is inverted at the junction of the main flow path and the sub-flow path, causing cancellation.
  • Example 2 a high transmission loss appears at 2.03 kHz, which is 540 Hz lower than in Comparative Example 1. From Figure 10, it can be seen that at this frequency of 2.03 kHz, the phase of the sound pressure is inverted at the junction of the main flow path and the sub-flow path, causing cancellation.
  • Example 3 A sound-absorbing structure was produced in the same manner as in Example 1, except that the thickness of the sound-absorbing material was changed.
  • the total thickness of the sound-absorbing material was 5 mm (2.5 mm on one side), 10 mm (5 mm on one side), 15 mm (7.5 mm on one side), 20 mm (10 mm on one side), 25 mm (12.5 mm on one side), and 30 mm (15 mm on one side).
  • Example 4 A simulation was performed using the finite element method (COMSOL) in the same manner as in Example 1, except that the viscous characteristic length of the sound-absorbing material was changed to 25 ⁇ m, 50 ⁇ m, and 100 ⁇ m, and the tortuosity was changed to 1, 1.5, and 2.
  • the finite element method (COMSOL) in the same manner as in Example 1, except that the viscous characteristic length of the sound-absorbing material was changed to 25 ⁇ m, 50 ⁇ m, and 100 ⁇ m, and the tortuosity was changed to 1, 1.5, and 2.
  • the sound-absorbing material was modeled using the above-mentioned formulas (1) and (2).
  • the flow resistance was set to 10,000 Rayls, the porosity to 0.90, and the thermal viscous length, which is common for sound-absorbing materials, was set to 2 x viscous characteristic length.
  • the ratio of the sound speed in the sound-absorbing material to the sound speed in air was calculated by changing the tortuosity and viscous characteristic length.
  • Figure 16 shows the results when the sound frequency is 2000 Hz.
  • Figure 17 shows the results when the sound frequency is 1000 Hz.
  • Figure 18 shows the results when the sound frequency is 10,000 Hz. According to A-weighting, 2000 Hz is the frequency band with the highest audibility.
  • a low characteristic viscosity length contributes most to the sound speed ratio, and when the characteristic viscosity length is large, the tortuosity also has a strong influence. Furthermore, when the viscosity characteristic length is 300 ⁇ m or less, the sound speed ratio is less than 0.9 even if the tortuosity is 1.0. When the viscosity characteristic length is less than 100 ⁇ m, not only is the sound speed ratio less than 0.8 at a frequency of 2000 Hz, but it is also less than 0.9 at a frequency of 10000 Hz on the high frequency side.
  • the viscosity characteristic length is 70 ⁇ m or less, the sound speed ratio is less than 0.7, and when the viscosity characteristic length is 50 ⁇ m or less, the sound speed ratio is less than 0.6. In this way, even if the tortuosity is 1.0, the sound speed can be slowed down by reducing the viscosity characteristic length. Therefore, it is understood that the viscosity characteristic length is preferably 300 ⁇ m or less, more preferably 100 ⁇ m or less, further preferably 70 ⁇ m or less, and particularly preferably 50 ⁇ m or less.
  • the tortuosity can be increased, the speed of sound can be slowed even with a large viscosity characteristic length.
  • the tortuosity is 1.1 or more, the sound speed ratio can be sufficiently reduced to 0.9 or less even with a large viscosity characteristic length (up to 1000 ⁇ m), which is effective in creating a phase difference between the main flow path and the sub-flow path.
  • Example 5 A sound deadening structure made of ABS resin as shown in Fig. 19 was produced by injection molding.
  • the thickness of the ABS resin outer wall was set to 3 mm, and a wall member was formed inside the sound deadening structure to separate the main flow path 12 and the sub-flow path 14 (black thick line in Fig. 19).
  • the flow paths on the inlet 12a side and outlet 12b side were square and had a width of 28 mm, and the main flow path 12 and the sub-flow path 14 were fluidically separated using the wall member and sound absorbing material 16 (Calmflex F2 manufactured by Inoac).
  • the flow path width was gradually increased near the connection between the wall member and the sound absorbing material 16, and the wind speed near the sound absorbing material 16 was suppressed, making the structure less likely to generate wind noise.
  • FIG. 20 A simulation was performed using COMSOL in the same manner as above for the sound deadening structure shown in Fig. 19 to calculate the sound pressure distribution inside the sound deadening structure at 2500 Hz.
  • the results are shown in Fig. 20. From Fig. 20, it can be seen that the phase of the sound pressure is inverted at the connection position 13b (junction) of the main flow path 12 and the sub-flow path 14, and the sound is muted due to interference. Also, from Fig. 20, it was possible to clearly simulate how the angle of the sound wavefront (determined by the white part with zero sound pressure) changes and the phase is delayed at the sound-absorbing material 16 at the connection position 13a (branch). The above results clearly show the effectiveness of the present invention.

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Abstract

干渉を用いる消音構造体において、消音性能を確保しつつ、小型化できる消音構造体を提供する。入口および出口と接続される主流路と、主流路から分岐して、主流路に戻る副流路と、少なくとも、主流路と副流路との接続位置に配置される吸音材と、を有し、 副流路は、入口および出口と直接接続されておらず、入口から出口まで主流路のみを通過する場合の経路長は、入口から出口までの間に副流路を通過する場合の経路長以下であり、消音対象の周波数の音に対して、主流路のみを通過する経路を通る音と、副流路を通過する経路を通る音との位相差が９０度より大きく２７０度より小さいことで、干渉が生じて消音する。

Description

消音構造体
　本発明は、消音構造体に関する。
　消音器において、干渉を利用した消音が行われている。
　例えば、特許文献１には、自動車エンジン等の排気導管の一部に、流路長さが相違する複数個の排気ガスの分岐通路を設け、これら排気ガス通路を排気導管に合流させてなる干渉型消音器が記載されている。
実全昭６１－１４７３１７号公報
　干渉を利用する消音器は、λ／２の長さの差が必要であり、小型化に限界があった。
　本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、干渉を用いる消音構造体において、消音性能を確保しつつ、小型化できる消音構造体を提供することを課題とする。
　この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。
　［１］　入口および出口と接続される主流路と、
　主流路から分岐して、主流路に戻る副流路と、
　少なくとも、主流路と副流路との接続位置に配置される吸音材と、を有し、
　副流路は、入口および出口と直接接続されておらず、
　入口から出口までの間に副流路を通過する場合の経路長は、入口から出口まで主流路のみを通過する場合の経路長以上であり、
　消音対象の周波数の音に対して、主流路のみを通過する経路を通る音と、副流路を通過する経路を通る音との位相差が９０度より大きく２７０度より小さいことで、干渉が生じて消音する、消音構造体。
　［２］　副流路を通過する経路方向において、吸音材の合計厚みが１０ｍｍ以上である、［１］に記載の消音構造体。
　［３］　主流路と副流路とは、接続位置を除いて非通気性の壁部材で隔てられている、［１］または［２］に記載の消音構造体。
　［４］　吸音材の粘性特性長が３００μｍ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の消音構造体。
　［５］　吸音材の迷路度が１．１以上である、［１］～［４］のいずれかに記載の消音構造体。
　［６］　入口および出口の面積よりも拡張された拡張部と、
　拡張部内に配置され、入口側から出口側に連通する主流路を画定する壁部材と、を有し、
　拡張部の、壁部材で主流路から隔てられた領域を副流路とする、［１］～［５］のいずれかに記載の消音構造体。
　［７］　吸音材は、発泡構造を有する、［１］～［６］のいずれかに記載の消音構造体。
　［８］　主流路は、通風路である、［１］～［７］のいずれかに記載の消音構造体。
　［９］　入口には、ファンが接続されて、主流路が通風路として作用し、
　ファンの音を消音対象の音とする、［１］～［８］のいずれかに記載の消音構造体。
　本発明によれば、干渉を用いる消音構造体において、消音性能を確保しつつ、小型化できる消音構造体を提供することができる。
本発明の消音構造体の一例を概念的に示す断面図である。 図１のＡ－Ａ線断面図である。 図１のＢ－Ｂ線断面図である。 消音構造体内を通過する音の位相を表す図である。 本発明の消音構造体の他の一例を概念的に示す断面図である。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 消音構造体内を通過する音の位相を表す図である。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 消音構造体内を通過する音の位相を表す図である。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 実施例の構成を説明するための消音構造体の断面図である。 周波数と透過損失との関係を表すグラフである。 吸音材厚みとピーク周波数との関係を表すグラフである。 迷路度とピーク消音周波数との関係を表すグラフである。 粘性特性長および迷路度と音速との関係を表すグラフである。 粘性特性長および迷路度と音速との関係を表すグラフである。 粘性特性長および迷路度と音速との関係を表すグラフである。 本発明の消音構造体の他の一例を概念的に示す断面図である。 消音構造体内を通過する音の位相を表す図である。
　以下、本発明について詳細に説明する。
　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。
　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および上限値として含む範囲を意味する。
　また、本明細書において、「直交」、「垂直」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」、「垂直」および「平行」とは、厳密な直交、垂直あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交、垂直あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
　本明細書において、「同じ」等の用語は、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。
［消音構造体］
　本発明の消音構造体は、
　入口および出口と接続される主流路と、
　主流路から分岐して、主流路に戻る副流路と、
　少なくとも、主流路と副流路との接続位置に配置される吸音材と、を有し、
　副流路は、入口および出口と直接接続されておらず、
　入口から出口まで主流路のみを通過する場合の経路長は、入口から出口までの間に副流路を通過する場合の経路長以下であり、
　消音対象の周波数の音に対して、主流路のみを通過する経路を通る音と、副流路を通過する経路を通る音との位相差が９０度より大きく２７０度より小さいことで、干渉が生じて消音する、消音構造体である。
　本発明の消音構造体の構成について、図面を用いて説明する。
　図１は、本発明の消音構造体の実施態様の一例を示す模式的な断面図である。図２は図１のＡ－Ａ線断面図である。図３は図１のＢ－Ｂ線断面図である。
　図１に示す消音構造体１０は、主流路１２を構成する通気管と、主流路１２から分岐し合流する副流路１４を構成する通気管と、吸音材１６と、を有する。
　主流路１２は、入口１２ａおよび出口１２ｂと接続される流路である。図示例においては、主流路１２は、入口１２ａから出口１２ｂまで直線状の流路である。また、主流路１２の流路方向に垂直な断面における形状および大きさは、入口１２ａから出口１２ｂに至るまで一定である。図１～図３に示す例では、主流路の断面形状は略矩形状である。
　主流路１２は、図１中、下側の面の、入口１２ａ側の位置に副流路１４と接続する接続位置１３ａと、出口１２ｂ側の位置に副流路１４と接続する接続位置１３ｂと、が形成されている。
　副流路１４は、主流路１２から接続位置１３ａで分岐して、接続位置１３ｂで主流路１２に戻る流路である。すなわち、接続位置１３ａは分岐部であり、接続位置１３ｂは合流部である。図１～図３に示す例では、副流路１４は、接続位置１３ａから、主流路１２の流路方向と略直交する方向、図示例では、下側に向かって延在する第１部位と、第１部位の接続位置１３ａとは反対側の端部、図示例では、下側の端部から、主流路１２の流路方向と略平行に、図示例では、左右方向に、出口１２ｂ側に向かって延在する第２部位と、第２部位の第１部位とは反対側の端部、図示例では、右側の端部から、主流路１２の流路方向と略直交する方向、図示例では、上側に向かって接続位置１３ｂまで延在する第３部位と、を有する。
　副流路１４の流路方向に垂直な断面における形状および大きさは、接続位置１３ａから接続位置１３ｂに至るまで一定である。なお、副流路１４の第１部位における流路方向は図中上下方向であり、第２部位における流路方向は図中左右方向であり、第３部位における流路方向は図中上下方向である。図１～図３に示す例では、副流路の断面形状は略矩形状である。
　副流路１４は、接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂで主流路１２と接続されるのみで、入口１２ａおよび出口１２ｂには直接接続されていない。また、主流路１２と副流路１４とは、接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂ以外は非通気性の壁部材１５で隔てられている。
　ここで、副流路１４を通過する場合の経路の長さ（経路長Ｒｓ）は、主流路１２のみを通過する場合の経路長Ｒｍ以上である。なお、主流路１２のみを通過する場合の経路長Ｒｍは、入口１２ａから出口１２ｂまでの主流路１２の流路方向に沿った長さである。また、副流路１４を通過する場合の経路長Ｒｓは、入口１２ａから接続位置１３ａまでの主流路１２の流路方向に沿った長さと、接続位置１３ａから接続位置１３ｂまでの副流路１４の流路方向に沿った長さと、接続位置１３ｂから出口１２ｂまでの主流路１２の流路方向に沿った長さとの合計の長さである。
　吸音材１６は、少なくとも、主流路１２と副流路１４との接続位置１３ａおよび１３ｂに配置される。図示例においては、副流路１４の第１部位および第２部位にそれぞれ配置されている。第１部位および第２部位の流路方向に垂直な断面における、吸音材１６の形状および大きさは、副流路１４の断面形状および大きさと略同じであり、副流路１４の一部に充填されている。
　また、図示例においては、好ましい態様として、吸音材１６は、主流路１２内には配置されておらず、接続位置１３ａおよび１３ｂが形成されている壁部材（図１中下側の壁部材）と面一に配置されている。
　消音構造体１０は、主流路１２と副流路１４との経路長の差に加えて、音が副流路１４を通過する経路を通る際に、吸音材１６を通過することで、副流路１４を通過する経路を通る音の位相を遅らせる。吸音材１６は、複雑な内部構造を有しているため、吸音材１６内を通過する音速を遅くする効果を有している。そのため、音が同じ長さの空気中を伝搬する場合に比べて、吸音材１６内を通過する場合の方が位相の遅れが大きくなる。消音構造体１０は、主流路１２と副流路１４との経路長の差に加えて、このような吸音材１６の効果によって、消音対象の周波数の音に対して、主流路１２のみを通過する経路を通る音と、副流路１４を通過する経路を通る音との位相差を９０度より大きく２７０度より小さくすることで、干渉を生じさせて消音する。
　前述のとおり、従来の干渉型消音器は、流路長が異なる分岐通路を設けることで音の位相をλ／２ずらして干渉を生じさせて消音する。そのため、消音対象の音の波長λに対してλ／２の長さの差を分岐通路で確保する必要があった。従って、小型化に限界があった。特に、低周波の音は波長λが大きくなるので、消音器のサイズがより大型化してしまう。
　これに対して、本発明の消音構造体は、主流路１２と副流路１４との接続位置に配置される吸音材１６を有するため、音が副流路１４を通過する経路を通る際に、吸音材１６を通過することで、副流路１４を通過する経路を通る音の位相を遅らせることができる。そのため、主流路１２のみを通過する場合の経路長Ｒｍと、副流路１４を通過する場合の経路長Ｒｓとの幾何学的な長さの差が、消音対象の音の波長λに対して、λ／２未満であっても、主流路１２のみを通過する音と、副流路１４を通過する場合の音との位相差を９０度より大きく２７０度より小さくすることができ、干渉によって消音することができる。従って、消音構造体を小型化することができる。また、吸音材１６は軽量であるため、消音構造体全体を軽量化できる。
　図４は、後述する実施例１において、消音構造体中の音圧分布をシミュレーションにより求めた図である。図４に示すとおり、主流路１２のみを通過する音と、副流路１４を通過する場合の音とは、合流部である接続位置１３ｂで音圧の位相がほぼ逆になっている。そのため、接続位置１３ｂ以降の流路で干渉によって打ち消し合いが生じて消音される。
　ここで、より高い消音効果を得られる点で、消音対象の周波数の音に対する、主流路１２のみを通過する音と、副流路１４を通過する場合の音との位相差は１３５°～２２５°であるのが好ましく、１６０°～２００°であるのがより好ましい。
　ここで、位相差の定義は、主流路と副流路の位相差をΔθとしたとき、「ａｂｓ（Δθ） ｍｏｄ ３６０」（二つの経路の位相差の絶対値を３６０度で割った余りの値）とする。
　また、本発明の消音構造体は、より低い周波数の音を消音対象とした際に、小型化の効果が得られやすい観点から、消音対象の音の周波数は、５０Ｈｚ～４０００Ｈｚが好ましく、１００Ｈｚ～３０００Ｈｚがより好ましい。
　また、主流路１２のみを通過する音と、副流路１４を通過する場合の音との位相差をつけやすくできる観点から、副流路を通過する経路方向における、吸音材１６の合計厚みは１０ｍｍ以上であるのが好ましく、１５ｍｍ以上であるのがより好ましく、２０ｍｍ以上であるのさらに好ましい。
　一方で、吸音材１６の合計厚みが厚すぎると、吸音材１６中を音が通過する際に、摩擦により音エネルギーを熱エネルギーに変換する吸音効果によって、副流路１４を通過する音の音圧が低くなり、主流路１２のみを通過する音との位相差が適切であっても干渉による打ち消し合いによる消音効果が低減してしまうおそれがある。従って、副流路を通過する経路方向における、吸音材１６の合計厚みは１００ｍｍ以下であるのが好ましく、６０ｍｍ以下であるのがより好ましく、４０ｍｍ以下であるのさらに好ましい。
　なお、図１に示す例では、副流路１４を通過する経路方向における、吸音材１６の合計厚みは、副流路１４の第１部位に配置される吸音材１６の上下方向の厚みと、第２部位に配置される吸音材１６の上下方向の厚みとの合計厚みである。
　また、図１に示す例では、吸音材１６は、副流路１４の一部に配置される構成としたが、これに限定はされず、副流路１４の全域に配置されてもよい。しかしながら、吸音材１６が副流路１４の全域に配置されている場合には、吸音材１６の吸音効果が大きくなってしまい、干渉による打ち消し合いによる消音効果が低減してしまうおそれがある。従って、吸音材１６は、副流路１４の一部に配置される構成とするのが好ましい。
　また、図１に示す例では、吸音材１６は、副流路１４の、主流路１２と副流路１４との接続位置１３ａ（分岐部）および接続位置１３ｂ（合流部）の近傍にそれぞれ配置される構成としたがこれに限定はされない。例えば、副流路１４の、主流路１２と副流路１４との接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂの近傍にそれぞれ配置される吸音材１６に加えて、さらに、副流路１４の第２部位の一部に配置される吸音材を有していてもよい。また、副流路１４の第２部位の少なくとも一部に配置される吸音材を有する構成であってもよい。主流路１２が通風路として用いられる場合には、副流路１４への風の流入を防止できるように、吸音材１６は、主流路１２と副流路１４との接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂの近傍にそれぞれ配置されることが好ましい。
　図１に示す例のように、吸音材１６は、副流路１４の、接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂの近傍にそれぞれに、接続位置１３ａおよび１３ｂが形成されている壁部材（図１中下側の壁部材）と面一に配置されていることが好ましい。
　吸音材１６の少なくとも一部が主流路１２内に配置されていると、例えば、消音構造体１０を通風管に接続して、主流路１２を通風路として利用する場合に、通風を阻害するため、通風量が低下してしまうおそれがある。一方で、吸音材１６が副流路１４の接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂ以外の位置に配置されていると、接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂに段差が生じるため、主流路１２を流れる風を乱して、風切り音が生じるおそれがある。
　吸音材１６は、風をほぼ遮り、音を通過させるため、吸音材１６を、接続位置１３ａおよび１３ｂが形成されている壁部材と面一に配置することで、通風を阻害することを防止し、かつ、風切り音の発生を防止できる。
　また、吸音材１６による位相差をつける効果を高くしつつ、吸音材１６による吸音効果を低くする観点から、吸音材１６の粘性特性長が３００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましく、５μｍ以上７０μｍ以下であることがさらに好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることが特に好ましい。
　同様の観点から、吸音材１６の迷路度は、１．１以上が好ましく、１．２以上５．０以下がより好ましく、１．５以上４．０以下がさらに好ましい。
　ここで、粘性特性長とは、ＪＣＡモデル（Johnson-Champoux-Allard-Lafarge model）もしくはＢｉｏｔモデルにおける多孔質材の実効密度に関連する量で、細くなった空隙部分で空気が激しく動くことによる粘性損失（減衰）を表すものである。粘性特性長が小さいほど、摩擦により音エネルギーを熱エネルギーに変換する吸音効果が低いと言える。
　迷路度は、多孔質材中を満たす流体（空気）に関わるパラメータの一つで、多孔質弾性体内の空隙の複雑さを表すものであり、高周波の極限での空気中音速に対する音速比と定義される。そのため、可聴域を超える超音波を用いて吸音材を抜ける音速を測定し、空気中を伝わる音速との比を測定する。迷路度が高いほど内部構造が複雑であることを意味し、多孔質材内を通過する音速を遅くする効果がより高くなると言える。
　粘性特性長および迷路度は、日本音響エンジニアリング社製「Ｔｏｒｖｉｔｈ」等を用て測定することができる。迷路度は、高周波の極限での空気中音速に対する音速比と定義されるため、可聴域を超える高周波音（超音波）を用いて吸音材を抜ける音速を測定し、空気中を伝わる音速との比を測定することで求めることができる。粘性特性長は、空気とアルゴンなど、二種の音速が異なるガスを用いて測定することができる。他の同様の測定装置、また定義に従った自作装置で測定を行ってもよい。また、ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）あるいは３Ｄ－ＣＴ（Computed Tomography）スキャン、レーザー顕微鏡などを用いて微細構造を計算でモデル化し、流体計算を用いて定義に従って粘性特性長および迷路度を決定してもよい。
　ＪＣＡモデル（Johnson-Champoux-Allard-Lafarge model）、もしくは、吸音材の固体部分の振動を加えたＢｉｏｔモデルにおいて、空気部分の吸収にかかわる有効パラメータ（密度ρ、弾性率Ｋ）は以下の式（１）および式（２）のように表現できる。この二つのパラメータから、吸音材内部の速度は√（Ｋ／ρ）となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、α∞は迷路度、ρ0は空気の密度、φは多孔度、σは流れ抵抗、ｉは虚数単位、ωは角振動数、μは空気の粘度、Λは粘性特性長、γは比熱比、Ｐ0は平衡時の圧力、κは温度拡散率、Λ´は熱的特性長を示す。
　上記粘性特性長および迷路度の範囲を満たす吸音材とするために、吸音材として、織布あるいは不織布よりも発泡構造を有する多孔質吸音材を用いることが好ましい。不織布系の吸音材は迷路度がほぼ1であるためである。発泡ウレタン等の発泡構造を有する多孔質吸音材は、迷路度が１を大きく超える構造とすることが可能である。また、発泡構造を有する多孔質吸音材は、３Ｄプリンター等を用いて人工的に発泡構造を作製することで、迷路度および粘性特性長を好ましい範囲とすることが可能である。
　吸音材としては、従来公知の吸音材が適宜利用可能である。例えば、発泡体、発泡材料（発泡ウレタンフォーム（例えば、株式会社イノアックコーポレーション製カームフレックスＦ、株式会社光製ウレタンフォーム等)、軟質ウレタンフォーム、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム、メラミンフォーム、ポリアミド製フォーム等）、および、不織布系吸音材（マイクロファイバー不織布（例えば、３Ｍ社シンサレート等）、ポリエステル製不織布（例えば、東京防音株式会社製ホワイトキューオン、ブリジストンケービージー株式会社製ＱｏｎＰＥＴ、ソフトプレン工業株式会社製ミクロマット、またこれらの製品は密度の大きな薄い表面不織布と、密度の小さい背面不織布の二層構成でも提供される）、および、アクリル繊維不織布等のプラスチック製不織布、ウールおよびフェルト等の天然繊維不織布、金属製不織布、ならびに、ガラス製不織布等）、その他、微小な空気を含む材料（グラスウール、ロックウール、ナノファイバー系繊維吸音材（シリカナノファイバー、アクリルナノファイバー（例えば、三菱ケミカル株式会社製ＸＡＩ）））など種々の公知の吸音材が利用可能である。
　発泡構造を有する多孔質吸音材としては、発泡ウレタンの、株式会社イノアックコーポレーション製カームフレックスＦ２、Ｆ４、Ｆ６、Ｆ９、株式会社アーケム製エバーライト等を好ましく用いることができる。
　また、３Ｄプリンター等の微細３次元構造を作製できる機器によって、人工的かつボトムアップに発泡構造を有する吸音材を作製することができる。例えば吸音ウレタン内部の空孔サイズは約１ｍｍであるため、市販の３Ｄプリンターであっても十分な解像度で作製することができる。この手法であれば、迷路度、粘性特性長ともに任意に変化させることができる。
　また、主流路１２のみを通過する場合の経路長Ｒｍと、副流路１４を通過する場合の経路長Ｒｓとの幾何学的な長さの差は、Ｒｍ≦Ｒｓであれば特に制限はないが、消音対象の音の位相差を確保しつつ、小型化する観点から、λ／８以上であれば望ましく、λ／４以上であればさらに望ましい。
　また、図１～図３に示す例では、主流路１２および副流路１４の断面形状は、略矩形状としたがこれに限定はされず、円形状、三角形状等の種々の形状であってもよい。主流路１２の断面形状と副流路１４の断面形状とは異なっていてもよい。また、主流路１２および副流路１４はそれぞれ、流路方向において、断面形状および／または断面積は一定でなくてもよい。例えば、流路方向において直径が変化していてもよい。
　また、図１～図３に示す例では、副流路１４は、第１部位と第２部位との接合部で屈曲し、また、第２部位と第３部位との接合部で屈曲する構成としたが、これに限定はされない。副流路１４は、１または３以上の、管路が折れ曲がる屈曲部を有するものであってもよいし、管路が湾曲する湾曲構造を有するものであってもよい。また、副流路１４は、屈曲部と湾曲構造を有する構造であってもよい。
　また、図１～図３に示す例では、主流路１２は直管状としたが、これに限定はされない。主流路１２は、管路が折れ曲がる屈曲部、および／または、管路が湾曲する湾曲構造を有していてもよい。
　例えば、図５に示す消音構造体１０ｂのように、主流路１２が、図中左右方向（以下、Ｘ方向とする）に延在する第４部位と、この第４部位から、Ｘ方向に向かうにつれてＺ方向（Ｘ方向と直交する方向、図中上下方向）の一方側から他方側（図５の下側）に傾斜する第５部位と、この第５部位から、Ｘ方向に延在する第６部位と、を有する構成であってもよい。すなわち、図５に示す消音構造体１０ｂの主流路１２は、管路が折れ曲がる屈曲部を２箇所に有し、入口１２ａと出口１２ｂとのＺ方向の位置が異なっている。
　図５に示す例は、入口１２ａ近傍の主流路１２を形成する管路、および、出口１２ｂ近傍の主流路１２を形成する管路と、これらの管路の断面積よりも拡張された拡張部１８を有する。図示例では、中空の直方体形状の拡張部１８のＸ方向における一方の側面に入口１２ａ側の管路が接続され、他方の側面に出口１２ｂ側の管路が接続されている構成と言える。また、Ｚ方向において、入口１２ａ側の管路が拡張部１８と接続する位置と、出口１２ｂ側の管路が拡張部１８と接続する位置とは異なっている。
　拡張部１８内には、入口１２ａから出口１２ｂまで連通させて主流路１２を画定するための壁部材１５が配置されている。図示例においては、壁部材１５は、主流路１２が、入口１２ａ側の管路と拡張部１８との接合部で屈曲させて、Ｘ方向に向かうにつれてＺ方向の一方側から他方側（図５の下側）に傾斜させ、主流路１２が拡張部１８のＺ方向の他方側の側面に到達した位置からＸ方向に延在させて出口１２ｂ側の管路と接合させるように形成されている。
　また、拡張部１８内の壁部材１５で隔てられた領域のうち、主流路１２となる領域とは異なる領域が副流路１４となる。図示例においては、主流路１２の上側の領域が副流路１４である。壁部材１５には、主流路１２と副流路１４との接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂとなる開口部が形成されている。
　副流路１４の、接続位置１３ａおよび接続位置１３ｂにはそれぞれ、吸音材１６が配置されている。
　このような構成の消音構造体１０ｂにおいても、音が副流路１４を通過する経路を通る際に、吸音材１６を通過することで、副流路１４を通過する経路を通る音の位相を遅らせることができる。そのため、主流路１２のみを通過する場合の経路長Ｒｍと、副流路１４を通過する場合の経路長Ｒｓとの幾何学的な長さの差が、消音対象の音の波長λに対して、λ／２未満であっても、主流路１２のみを通過する音と、副流路１４を通過する場合の音との位相差を９０°より大きく２７０°より小さくすることができ、干渉によって消音することができる。従って、消音構造体を小型化することができる。
　なお、図５に示す例では、吸音材１６の厚さは、主流路１２の流路方向に直交する方向厚さである。すなわち、図５に示す例では、接続位置１３ａに配置される吸音材１６の厚さは、接続位置１３ａとなる開口面に垂直な方向の厚さであり、接続位置１３ｂに配置される吸音材１６の厚さは、接続位置１３ｂとなる開口面に垂直な方向の厚さである。
　一般には、消音構造体に対して数値シミュレーションを行い、音の伝搬方向を各位置で決定し、吸音材内での音の進行方向を決定することで、「吸音材の厚み」をそれら進行方向長さの総和として求めることができる。
　また、図５に示す例では、拡張部１８内が壁部材１５で隔てられることで、主流路１２の左下にも領域２０が形成されている。図示例においては、この領域２０と主流路１２とは壁部材１５に形成された開口部２１により連通しており、開口部２１の位置に吸音材２２が配置されている。すなわち、主流路１２に隣接して配置される吸音材２２を有し、吸音材２２の、主流路１２とは反対側に背面空間２０を有する構成であると言える。この構成は、主流路１２から吸音材２２に入った音波が反射されて主流路１２に戻ってしまうことを抑制できるため、吸音材２２による吸音効果をより高くすることができる。
　このように、本発明の消音構造体は、主流路１２と副流路１４と吸音材１６とによって、主流路１２のみを通過する音と、副流路１４を通過する場合の音との位相差をつけて干渉により消音する構造に加えて、通常の吸音材２２による吸音効果を発揮する構造を有していてもよい。
　また、図１に示す例では、１つの副流路１４を有する構成としたがこれに限定はされず、２以上の副流路を有する構成としてもよい。２以上の副流路を有する構成の場合、各副流路を通過する経路それぞれにおいて、主流路のみを通過する経路を通る音との位相差をつけて干渉によって消音する構成とすればよい。その場合、消音対象の音の周波数を各副流路で互いに異なるものとしてもよい。すなわち、例えば、２つの副流路を有する構成とした際に、第１副流路の消音対象周波数をｆ1とし、第１副流路を通過する経路を通る周波数ｆ1の音と、主流路のみを通過する経路を通る周波数ｆ1の音との位相差を９０°より大きく２７０°より小さくし、第２副流路の消音対象周波数をｆ2とし、第２副流路を通過する経路を通る周波数ｆ2の音と、主流路のみを通過する経路を通る周波数ｆ2の音との位相差を９０°より大きく２７０°より小さくとすることで、周波数ｆ1の音と、周波数ｆ2の音とを干渉によって消音することができる。
　この場合、それぞれが消音対象の音に対して適切な位相差をつける構成とするために、第１副流路を通過する場合の幾何学的な経路長と第２副流路を通過する場合の幾何学的な経路長とを異なるものとしてもよいし、第１副流路に配置される吸音材のパラメータ（厚み、粘性特性長、迷路度等）と、第２副流路に配置される吸音材のパラメータ（厚み、粘性特性長、迷路度等）とを異なるものとしてもよいし、両方を行ってもよい。
　また、本発明の消音構造体を、他の管路と接続して使うことを想定した場合に、消音構造体の入口および出口には外周面に凹凸形状、および／または、蛇腹状形状を有することが望ましい。他の管路と接続した場合にしっかりと締まるため、風漏れ、音漏れ、および、音の反射等を防ぐことができる。
　主流路および副流路を構成する筐体は、例えば、複数の板材を箱型に配置し、互いに隣接する板材同士を、接着剤、粘着剤、ハンダ、融着等によって接合することで構成されればよい。あるいは、筐体を二分割して断片化した場合に、各断片を射出成形、及び、３Ｄプリンター等によって作製し、断片同士を組み合わせることで筐体が構成されていてもよい。
　主流路および副流路を構成する筐体の形成材料としては、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、および、カーボンファイバ等を挙げることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、および、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリイミド、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル、ブタジエン、スチレン共重合合成樹脂）、難燃ＡＢＳ樹脂、ＡＳＡ樹脂（アクリロニトリル、スチレン、アクリレート共重合合成樹脂）、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）樹脂、およびＰＬＡ（ポリ乳酸）樹脂等の樹脂材料を挙げることができる。また、強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、および、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。
　軽量化および成型の容易さ等の観点から、筐体の材料としては樹脂材料を用いることが好ましい。また、低周波領域の遮音の観点から剛性が高い材料を用いることが好ましい。軽量化および遮音性の点から、消音構造体を構成する部材の密度は、０．５ｇ／ｃｍ3～２．５ｇ／ｃｍ3であることが好ましい。
　これらの素材は不燃性、難燃性、自己消火性を有することが望ましい。また、消音構造体全体が不燃性、難燃性、自己消火性を有することも望ましい。
　本発明の消音構造体は、流体（気体）を流す通風路に接続する消音器として用いることができる。その場合、主流路を通風路として利用することができる。
　例えば、本発明の消音構造体は、ファンで発生した風を流す通風路に接続されてもよい。あるいは、消音構造体の入口にファンが接続されてもよい。これらの場合に、主流路が通風路として作用し、ファンで発生した音を消音対象の音として、ファン騒音を消音する構成とすることができる。
　以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、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、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。
　［実施例１］
　アクリル板（厚み３ｍｍ）をレーザーカッターで加工し、加工したアクリル板を組み合わせて開口が２０ｍｍ×２０ｍｍで、長さが１００ｍｍの直方体状の筒状部材、および、この筒状部材から分岐して合流する中空のＵ字状の部材を形成し、図１に示すような主流路と副流路とを有する構造体を作製した。アクリル板同士の結合部は接着剤とテープで封止した。各部の寸法は図１２に示すとおりとした。
　また、主流路と副流路との接続位置にはそれぞれ吸音材（ブリヂストンケービージー株式会社製ＱｏｎＰＥＴ）を配置し消音構造体を作製した。この吸音材は、厚み２０ｍｍ、粘性特性長１００μｍ、迷路度１．０であった。
　［実施例２］
　吸音材として、イノアック社製カームフレックスＦ６を用いた以外は、実施例１と同様にして消音構造体を作製した。この吸音材は、厚み２０ｍｍ、粘性特性長１００μｍ、迷路度１．５であった。
　［比較例１］
　吸音材を配置しない以外は、実施例１と同様にして消音構造体を作製した。
　［評価］
　作製した消音構造体について、透過損失を測定した。測定は、音響管による伝達関数法（ＡＳＴＭ　Ｅ２６１１）に従って、スピーカーとマイク４端子を使って透過率を測定し、透過損失を算出した。
　実施例１の透過損失の測定結果を図６に示す。比較例１の透過損失の測定結果を図７に示す。実施例２の透過損失の測定結果を図９に示す。また、図１１にこれらの結果をまとめて示す。
　また、各実施例および比較例の消音構造体をモデル化して有限要素法（ＣＯＭＳＯＬ　ＭｕｌｔｉＰｈｙｓｉｃｓ　ｖｅｒ６．０，　ＣＯＭＳＯＬ　Ｉｎｃ．）を用いたシミュレーションを行い、消音構造体内の音圧分布を求めた。なお、吸音材は、ＪＣＡモデルにてモデル化した。
　実施例１の周波数２．２７ｋＨｚにおける音圧分布を図４に示す。比較例１の周波数２．５７ｋＨｚにおける音圧分布を図８に示す。実施例２の２．０３ｋＨｚにおける音圧分布を図１０に示す。
　図７から、比較例１は、周波数２．５７ｋＨｚで高い透過損失が現れることがわかる。また、図８から、この周波数２．５７ｋＨｚにおいて、主流路と副流路との合流部で音圧の位相が反転して、打ち消し合いが生じていることがわかる。
　図６から、実施例１は、２．２７ｋＨｚに高い透過損失が現れ、比較例１に対して３００Ｈｚ低周波化することがわかる。図４から、この周波数２．２７ｋＨｚにおいて、主流路と副流路との合流部で音圧の位相が反転して、打ち消し合いが生じていることがわかる。
　図９から、実施例２は、２．０３ｋＨｚに高い透過損失が現れ、比較例１に対して５４０Ｈｚ低周波化することがわかる。図１０から、この周波数２．０３ｋＨｚにおいて、主流路と副流路との合流部で音圧の位相が反転して、打ち消し合いが生じていることがわかる。
　図１１から、実施例１および２は、比較例１に比べて、透過損失のピークが低周波側にシフトするとともに、ピークから離れた低周波側においても比較例１に比べて透過損失が大きくなっていることが分かる。低周波側の音は波長が大きいため、従来の干渉型の消音器では、消音が難しいが、本発明の消音構造体においては、吸音材による音速低減効果は低周波ほど大きく寄与するため、吸音材の効果で低周波音を効果的に消音できていることがわかる。
　以上の結果から、同じ周波数の音を消音対象とした場合は、比較例１に比べて、実施例は消音構造体を小型化できることがわかる。
　［実施例３］
　吸音材の厚みを変えた以外は、実施例１と同様にして消音構造体を作製した。
　吸音材の合計厚みは、５ｍｍ（片側２．５ｍｍ）、１０ｍｍ（片側５ｍｍ）、１５ｍｍ（片側７．５ｍｍ）、２０ｍｍ（片側１０ｍｍ）、２５ｍｍ（片側１２．５ｍｍ）、３０ｍｍ（片側１５ｍｍ）とした。
　［評価］
　吸音材の厚みを変えた消音構造体の透過損失を上記と同様の方法で測定した。結果を図１３に示す。また、吸音材の厚みと透過損失がピークとなる周波数との関係を図１４に示す。
　図１３および図１４から、吸音材の合計厚みが１０ｍｍ以上となると、厚みに対する周波数のシフト量が大きくなることがわかる。この構成では合計厚みが１０ｍｍの場合に、ピーク周波数が、吸音材がない場合（比較例１）に比べて５０Ｈｚシフトした。また、図１４から、合計厚み２０ｍｍ以上で傾きがさらに大きくなり、シフト量も１３０Ｈｚと１００Ｈｚを超える。さらに、合計厚み３０ｍｍ以上では、シフト量も２３０Ｈｚと吸音材がない場合（比較例１）のピーク周波数の約１／１０に達する。
　よって、副流路に配置される吸音材の合計厚みは、１０ｍｍ以上が好ましく、２０ｍｍ以上がより好ましく、３０ｍｍ以上がさらに好ましいことがわかる。
　［実施例４］
　吸音材の粘性特性長を２５μｍ、５０μｍ、１００μｍに変更し、また、迷路度を１、１．５、２に変更した以外は、実施例１と同様にして有限要素法（ＣＯＭＳＯＬ）を用いたシミュレーションを行った。
　［評価］
　作製した消音構造体の透過損失をシミュレーションで求めて、ピーク周波数を求めた。粘性特性長および迷路度と透過損失のピーク周波数（ピーク消音周波数）との関係を図１５に示す。
　図１５から、粘性特性長が小さいほど迷路度が小さくてもピーク周波数が低周波化していることがわかる。また、迷路度が高いほど低周波化することがわかる。
　上述した式（１）および式（２）を用いて吸音材をモデル化した。流れ抵抗は、１００００Ｒａｙｌｓ、多孔度は０．９０とし、また、吸音材で一般的な熱的粘性長＝２×粘性特性長とした。迷路度と粘性特性長を変えて、空気中における音速に対する、吸音材中の音速の割合を計算した。
　音の周波数２０００Ｈｚの場合の結果を図１６に示す。音の周波数１０００Ｈｚの場合の結果を図１７に示す。音の周波数１００００Ｈｚの場合の結果を図１８に示す。２０００ＨｚはＡ特性によると最も聴感が高い周波数帯域である。
　図１６～図１８から、音速比に対して、粘性特性長が低くなることが最も寄与し、大きな特性粘性長の場合は迷路度も強く影響することがわかる。
　また、粘性特性長が３００μｍ以下の場合は、迷路度１．０であっても音速比が０．９より小さくなる。また粘性特性長が１００μｍより小さくなると、周波数２０００Ｈｚでは音速比が０．８以下になるだけではなく、高周波側の１００００Ｈｚでも音速比が０．９以下となる。さらに、粘性特性長が７０μｍ以下で音速比が０．７以下となり、５０μｍ以下で音速比が０．６以下となる。このように迷路度が１．０であっても粘性特性長を小さくすることで音速を遅くすることができる。
　従って、粘性特性長は３００μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましく、７０μｍ以下がさらに好ましく、５０μｍ以下が特に好ましいことがわかる。
　また、迷路度を大きくできる場合には、大きな粘性特性長であっても音速を遅くすることができる。特に迷路度１．１以上であると、大きな粘性特性長（～１０００μｍ）の場合でも十分に音速比０．９以下とすることができるため、主流路と副流路との位相差をつけるのに効果的である。
　［実施例５］
　射出成型によって図１９に示すようなＡＢＳ樹脂製の消音構造体を作製した。外壁のＡＢＳ樹脂の厚みを３ｍｍとし、消音構造体内部に主流路１２と副流路１４とを隔てる壁部材を形成した（図１９の黒太線）。入口１２ａ側および出口１２ｂ側の流路は正方形であり幅２８ｍｍとして、壁部材と吸音材１６（イノアック製カームフレックスＦ２）を用いて主流路１２と副流路１４を流体的に隔てた。また、壁部材と吸音材１６との接続部付近は流路幅を徐々に広げるようにし、吸音材１６近傍での風の速度を抑えて風切り音を発生しにくい構造とした。
　このような消音構造体の透過損失を上記と同様に測定した。その結果、２５００Ｈｚが消音量ピークであり、３３ｄＢの消音効果が得られることがわかった。
　図１９の消音構造体について、上記と同様にＣＯＭＳＯＬを用いたシミュレーションを行って、２５００Ｈｚにおける消音構造体内部の音圧分布を計算した。結果を図２０に示す。
　図２０から、主流路１２と副流路１４との接続位置１３ｂ（合流部）で音圧の位相が反転し、干渉により音が消音したことがわかる。また、図２０から、接続位置１３ａ（分岐部）の吸音材１６において、音の波面（音圧０の白部で判断）の角度が変化し、位相が遅れる様子が明瞭にシミュレーションすることができた。
　以上の結果から本発明の効果は明らかである。
　１０、１０ｂ　消音構造体
　１２　主流路
　１２ａ　入口
　１２ｂ　出口
　１３ａ　接続位置（分岐部）
　１３ｂ　接続位置（合流部）
　１４　副流路
　１５　壁部材
　１６　吸音材
　１８　拡張部
　２０　背面空間
　２１　開口部
　２２　吸音材
 

Claims (9)

  1. 　入口および出口と接続される主流路と、
    　前記主流路から分岐して、前記主流路に戻る副流路と、
    　少なくとも、前記主流路と前記副流路との接続位置に配置される吸音材と、を有し、
    　前記副流路は、前記入口および前記出口と直接接続されておらず、
    　前記入口から前記出口までの間に前記副流路を通過する場合の経路長は、前記入口から前記出口まで前記主流路のみを通過する場合の経路長以上であり、
    　消音対象の周波数の音に対して、前記主流路のみを通過する経路を通る音と、前記副流路を通過する経路を通る音との位相差が９０度より大きく２７０度より小さいことで、干渉が生じて消音する、消音構造体。
  2. 　前記副流路を通過する経路方向において、前記吸音材の合計厚みが１０ｍｍ以上である、請求項１に記載の消音構造体。
  3. 　前記主流路と前記副流路とは、接続位置を除いて非通気性の壁部材で隔てられている、請求項１または２に記載の消音構造体。
  4. 　前記吸音材の粘性特性長が３００μｍ以下である、請求項１または２に記載の消音構造体。
  5. 　前記吸音材の迷路度が１．１以上である、請求項１または２に記載の消音構造体。
  6. 　前記入口および前記出口の面積よりも拡張された拡張部と、
    　前記拡張部内に配置され、前記入口側から出口側に連通する主流路を画定する壁部材と、を有し、
    　拡張部の、前記壁部材で前記主流路から隔てられた領域を前記副流路とする、請求項１または２に記載の消音構造体。
  7. 　前記吸音材は、発泡構造を有する、請求項１または２に記載の消音構造体。
  8. 　前記主流路は、通風路である、請求項１または２に記載の消音構造体。
  9. 　前記入口には、ファンが接続されて、前記主流路が通風路として作用し、
    　前記ファンの音を消音対象の音とする、請求項１または２に記載の消音構造体。
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