JP4115021B2 - 消音装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、空調設備におけるダクト中伝播騒音の消音などに用いる消音装置に関し、詳しくは、消音対象音の伝播経路における上手側位置に上手側共鳴器の共鳴口を配置し、かつ、消音対象音の伝播経路における下手側位置に下手側共鳴器の共鳴口を配置し、これら共鳴器の共鳴口間隔Ｌを、両共鳴器の共鳴波長λ₀ に対しＬ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎは自然数）で与えられる値又はその近傍値に設定する消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の消音装置（図３及び図４参照）は、上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとの共鳴口間隔Ｌを、両共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴波長λ₀ に対しＬ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎは自然数）で与えられる値又はその近傍値にすることにより、共鳴周波数ｆ₀ について、下手側共鳴器Ｙの共鳴口に対応する位置では、上手側共鳴器Ｘの応答音Ｐｒｘ_L と下手側共鳴器Ｙの応答音Ｐｒｙ_L とが、その位置に至った入射音（消音対象音）Ｐｉ_L に対してともに逆位相で干渉し、また、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置では、上手側共鳴器Ｘの応答音Ｐｒｘ₀ と下手側共鳴器Ｙの応答音Ｐｒｙ₀ とが互いに逆位相で干渉するようにしたものである。
【０００３】
つまり、これら逆位相での干渉による打ち消し合いにより、装置全体としての透過率（二乗値）｜τ｜² を小さくして透過損失ＴＬ（＝−１０log ｜τ｜² ）を大きく確保するとともに、装置全体としての反射率（二乗値）｜γ｜² を小さくして吸音損失ＡＬ（＝−１０log （｜τ｜² ＋｜γ｜² ））も大きく確保するようにしたものである。
【０００４】
ところで従来、この種の消音装置を構成するのに、両共鳴器Ｘ，Ｙには容積Ｖｘ，Ｖｙの互いに等しいもの（換言すれば、下流側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．５）を用いていた。
【０００５】
また、吸音損失ＡＬを極力大きく確保するには、上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘと下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値ＲｙとをＲｘ≒１＋Ｒｙの関係（例えば、Ｒｙ＝０．００１に対しＲｘ＝１．０）にして、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置で共鳴周波数ｆ₀ につき、上手側共鳴器Ｘの応答音Ｐｒｘ₀ と下手側共鳴器Ｙの応答音Ｐｒｙ₀ とが互いに逆位相でほぼ同振幅になるように（すなわち、両応答音Ｐｒｘ₀ ，Ｐｒｙ₀ がほぼ完全に相殺し合うように）し、これにより、共鳴周波数ｆ₀ での反射率γをほぼ０にして、吸音損失ＡＬを最大化する（この場合、吸音損失ＡＬ≒透過損失ＴＬとなる）ようにしていた（例えば、特願平１０−２０５６８０号参照）。
【０００６】
なお、共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒは共鳴器の音響インピーダンス密度Ｚにおける実部として与えられ、共鳴器の音響インピーダンス密度Ｚは次式で与えられる。
Ｚ＝Ｐ／Ｕ
＝Ｒ＋ｊ×（ｆ／ｆ₀ −ｆ₀ ／ｆ）／σ
Ｐ：音圧
Ｕ：粒子速度
Ｒ：抵抗
σ：共鳴器の無次元容積
σ＝２π／Ｃ×ｆ₀ ×Ｖ／Ｓ
Ｖ：共鳴器容積
Ｓ：伝播経路断面積
ｆ：周波数
ｆ₀ ：共鳴周波数
Ｃ：音速
ｊ：虚数単位
【０００７】
また、上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとの共鳴口間隔ＬをＬ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎ：自然数，λ₀ ：共鳴波長）にした場合、共鳴周波数ｆ₀ について、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置での両共鳴器Ｘ，Ｙの応答音Ｐｒｘ₀ ，Ｐｒｙ₀ の関係は次式で与えられ、
Ｐｒｘ₀ ＝−（１＋Ｒｙ）／Ｒｘ×Ｐｒｙ₀
このことから、両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，ＲｙをＲｘ＝１＋Ｒｙの関係に設定した場合、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置において共鳴周波数ｆ₀ につき、両共鳴器Ｘ，Ｙの応答音Ｐｒｘ₀ ，Ｐｒｙ₀ が互いに逆位相で同振幅になることが分かる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、装置全体としての反射率｜γ｜² を小さくして吸音損失ＡＬを大きくすること（すなわち、音源側への反射音Ｐｒを小さくすること）は、上手側共鳴器Ｘの共鳴口よりも上手側（音源側）における伝播経路の音響特性が装置の消音性能に与える影響を小さくして安定した消音性能を得る上で重要であるが、前記した従来装置では、例えば図８に示す如く、共鳴周波数ｆ₀ において吸音損失ＡＬが透過損失ＴＬとともにピーク的に大きな値を示す（換言すれば、共鳴周波数ｆ₀ において反射率（二乗値）｜γ｜² が低下ピークを示す）ものの、周波数ｆが共鳴周波数ｆ₀ から少し外れると透過損失ＴＬに比べ吸音損失ＡＬの低下が大きく、この点、消音対象の周波数帯域（例えば、１／１オクターブバンド）の全体についての吸音損失ＡＬを平均的に高めて一層安定した消音性能を得る上で未だ改善の余地があった。
【０００９】
この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、この種の消音装置についての研究に基づいた合理的な改良により、大きな透過損失を得ながら、消音対象周波数帯域の全体についての吸音損失を効果的に増大させる点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
〔１〕請求項１に係る発明では、消音対象音の伝播経路における上手側位置に上手側共鳴器Ｘの共鳴口を配置し、かつ、消音対象音の伝播経路における下手側位置に下手側共鳴器Ｙの共鳴口を配置し、
これら共鳴器の共鳴口間隔Ｌを、装置全体としての透過率二乗値｜τ｜ ² を小さくして透過損失ＴＬ（＝−１０ log ｜τ｜ ² ）を大きく確保するとともに、装置全体としての反射率二乗値｜γ｜ ² を小さくして吸音損失ＡＬ（＝−１０ log （｜τ｜ ² ＋｜γ｜ ² ）も大きく確保するように、両共鳴器の共鳴波長λ₀ に対し、
Ｌ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎは自然数）
で与えられる値又はその近傍値に設定することで、両共鳴器の共鳴周波数ｆ ₀ について、下手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが、その位置に至った消音対象音に対してともに逆位相で干渉し、且つ、上手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが互いに逆位相で干渉する構成にしてある消音装置において、
前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｘと、前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｙと、両共鳴器の容積和Ｖｘ＋Ｖｙと、その容積和Ｖｘ＋Ｖｙに対する前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）とを、消音対象の周波数帯域において両共鳴器の共鳴周波数ｆ₀ 両側に装置全体としての反射率二乗値｜γ｜² の低下ピークが生じる相対関係の値に設定する。
【００１１】
つまり、図５〜図７は、上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとの共鳴口間隔Ｌ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎ：自然数，λ₀ ：共鳴波長）、
両共鳴器Ｘ，Ｙの容積和Ｖｘ＋Ｖｙに相応する値としての両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙ＝５、
下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙ＝０．２の条件の下で、
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘと下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）との組み合わせを、次の（イ）〜（ニ）の４つに変えた場合のデータを示すが、
（イ） Ｒｘ＝１．２， Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．５
（ロ） Ｒｘ＝１．２， Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．８１
（ハ） Ｒｘ＝０．９６， Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．５
（ニ） Ｒｘ＝０．９６， Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．８１
このデータから次のことが分かる。
【００１２】
装置全体としての透過率（二乗値）｜τ｜² については（図５）、（イ）の場合を基準として、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）のみを大きくした（ロ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ で透過率（二乗値）｜τ｜² が低下ピークを示すことにおいて、その低下ピークの帯域幅が若干大きくなり、
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘのみを小さくした（ハ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ において示す透過率（二乗値）｜τ｜² の低下ピーク値が低下し、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を大きくするとともに、上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘを小さくした（ニ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ において示す透過率（二乗値）｜τ｜² の低下ピーク値が低下するとともに、その低下ピークの帯域幅が大きくなる。
【００１３】
また、装置全体としての反射率（二乗値）｜γ｜² については（図６）、（イ）の場合を基準として、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）のみを大きくした（ロ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ で反射率（二乗値）｜γ｜² が低下ピークを示すことにおいて、その低下ピークの帯域幅が若干大きくなり、
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘのみを小さくした（ハ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ において反射率（二乗値）｜γ｜² が低下ピークを示すものの、先述したＲｘ＝１＋Ｒｙの関係から外れることで、低下ピーク値が大きく増大して低下ピークが緩慢なものとなり、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を大きくするとともに、上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘを小さくした（ニ）の場合では、反射率（二乗値）｜γ｜² の低下ピークが、かなり低いピーク値で共鳴周波数ｆ₀ の両側に生じるといった特異な状態になる。
【００１４】
そして、吸音性を示す透過率（二乗値）｜τ｜² と反射率（二乗値）｜γ｜² との和｜τ｜² ＋｜γ｜² については（図７）、（イ）の場合を基準として、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）のみを大きくした（ロ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ での｜τ｜² ＋｜γ｜² の低下ピーク値は同等のままで、その低下ピークの帯域幅が大きくなり、
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘのみを小さくした（ハ）の場合では、低下ピークの帯域幅はそれほど変わらずに、共鳴周波数ｆ₀ での｜τ｜² ＋｜γ｜² の低下ピーク値が若干増大し、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を大きくするとともに、上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘを小さくした（ニ）の場合では、｜τ｜² ＋｜γ｜² の低下ピーク値が若干増大するものの、反射率（二乗値）｜γ｜² の低下ピークが共鳴周波数ｆ₀ の両側に生じることに原因して、｜τ｜² ＋｜γ｜² の低下ピークの帯域幅が共鳴周波数ｆ₀ の前後に大きく拡大する。
【００１５】
すなわち、図８に（イ）の場合における透過損失ＴＬと吸音損失ＡＬ（破線グラフは帯域平均損失）を示し、図９に（ニ）の場合における透過損失ＴＬと吸音損失ＡＬ（破線グラフは帯域平均損失）を示すが、これら比較すると、上述のことを反映して、（ニ）の場合では、共鳴周波数ｆ₀ において透過損失ＴＬ≒吸音損失ＡＬとはならないものの、（イ）の場合に比べ、共鳴周波数ｆ₀ での透過損失ＴＬの増大、並びに、１／１オクターブ下限周波数２^-1/2ｆ₀ と１／１オクターブ上限周波数２^1/2 ｆ₀ とでの透過損失ＴＬ及び吸音損失ＡＬの増大により、１／１オクターブバンドについて、帯域全体として透過損失ＴＬ（帯域透過損失）が１ｄＢほど向上するとともに、帯域全体としての吸音損失ＡＬ（帯域吸音損失）が２ｄＢほど向上し、
共鳴周波数ｆ₀ での｜τ｜² ＋｜γ｜² の低下ピーク値が（イ）の場合と同等のままで、その低下ピークの帯域幅が大きくなる前述（ロ）の場合に比べても全体として一層優れた消音性能を示す。
【００１６】
一方、図１０は、上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとの共鳴口間隔Ｌ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎ：自然数，λ₀ ：共鳴波長）、
両共鳴器Ｘ，Ｙの容積和Ｖｘ＋Ｖｙに相応する値としての両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙ＝１０、
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘ＝０．９６、
下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙ＝０．２の条件の下で、
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．８１にした場合と０．８９にした場合のデータを示すが、このデータからは、
両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，Ｒｙ、下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を前述（ニ）の場合と同じ（Ｒｘ＝０，９６，Ｒｙ＝０．２，Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．８１）に設定しても、両共鳴器Ｘ，Ｙの容積和Ｖｘ＋Ｖｙ（換言すれば、両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙ）が変わると、反射率（二乗値）｜γ｜² の低下ピークが共鳴周波数ｆ₀ の両側に生じるという前述の特異な状態は現れず、両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，Ｒｙと下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）との三値について、前述の如き特異な状態が現れる相対関係値は、両共鳴器Ｘ，Ｙの容積和Ｖｘ＋Ｖｙによっても変化することが分かる。
【００１７】
以上のことから、上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとの共鳴口間隔ＬをＬ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎ：自然数，λ₀ ：共鳴波長）で与えられる値又はその近傍値に設定する消音装置において、
両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，Ｒｙと、両共鳴器Ｘ，Ｙの容積和Ｖｘ＋Ｖｙと、その容積和Ｖｘ＋Ｖｙに対する下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）とを、消音対象の周波数帯域において両共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴周波数ｆ₀ の両側に装置全体としての反射率二乗値｜γ｜² の低下ピークが生じる相対関係の値に設定する請求項１に係る発明によれば、
大きな透過損失ＴＬを得ながら、消音対象周波数帯域の全体についての吸音損失ＡＬ（帯域吸音損失）を効果的に増大させて、上手側共鳴器Ｘの共鳴口よりも上手側（音源側）における音響特性の影響を一層受け難くすることができ、この点で、先述の従来装置（すなわち、前記（イ）の場合の如き装置）に比べ一層消音性能に優れた装置にすることができる。
【００１８】
〔２〕請求項２に係る発明では、前記上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘと、前記下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙとを、
Ｒｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙ
の関係にする。
【００１９】
つまり、装置全体としての反射率（二乗値）｜γ｜² の低下ピークが共鳴周波数ｆ₀ の両側に生じるようにするには、両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，ＲｙをＲｘ＝１＋Ｒｙの関係から外すことが１つの要件になるが、この要件を満たすのに、両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，Ｒｙが上記したＲｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙの関係（別表現すれば、０＜Ｒｘ−Ｒｙ＜１の関係）になるように抵抗値設定すれば、
両共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴口間隔ＬがＬ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎ：自然数，λ₀ ：共鳴波長）の場合、共鳴周波数ｆ₀ について、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置での両共鳴器Ｘ，Ｙの応答音Ｐｒｘ₀ ，Ｐｒｙ₀ 、及び、下手側共鳴器Ｙの共鳴口に対応する位置での両共鳴器Ｘ，Ｙの応答音Ｐｒｘ_L ，Ｐｒｙ_L が次式で表されることからも分かるように（図３及び図４参照）、
Ｐｒｘ₀ ＝−（１＋Ｒｙ）／Ｒｘ×Ｐｒｙ₀
Ｐｒｘ_L ＝（１＋Ｒｙ）×Ｐｉ_L ／（１＋Ｒｘ＋Ｒｙ＋２ＲｘＲｙ）
Ｐｒｙ_L ＝Ｒｘ×Ｐｉ_L ／（１＋Ｒｘ＋Ｒｙ＋２ＲｘＲｙ）
Ｒｘ＞１＋Ｒｙの関係やＲｘ＜Ｒｙの関係にして上記要件を満たすに比べ、共鳴周波数ｆ₀ 及びその近傍周波数について、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置で上手側共鳴器Ｘの応答音Ｐｒｘ₀ に対して下手側共鳴器Ｙの応答音Ｐｒｙ₀ を逆位相で干渉させ、かつ、下手側共鳴器Ｙの共鳴口に対応する位置で下手側共鳴器Ｙの応答音Ｐｒｙ_L を入射音Ｐｉ_L に対して逆位相で干渉させる機能は十分に残存させながら、上手側共鳴器Ｘの共鳴口に対応する位置以降の下手側で入射音Ｐｉ₀ ，Ｐｉ_L （消音対象音）に対し逆位相となる上手側共鳴器Ｘの応答音Ｐｒｘ₀ ，Ｐｒｘ_L を強調する傾向にし、これにより、帯域透過損失ＴＬ及び帯域吸音損失ＡＬの増大をより確実かつ効果的に達成することができる。
【００２０】
なお、共鳴周波数ｆ₀ について、下手側共鳴器Ｙの共鳴口に対応する位置での両共鳴器Ｘ，Ｙの応答音Ｐｒｘ_L ，Ｐｒｙ_L が上記式で表されることから分かるように、Ｒｙを極力小さくしてＲｘＲｙ＝０に近づけるほど、共鳴周波数ｆ₀ で現れる透過損失ＴＬのピーク値を大きくする（すなわち、透過率（二乗値）｜τ｜² の低下ピーク値を小さくする）ことができる。
【００２１】
〔３〕請求項３に係る発明では、前記下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙが０．３以下で、両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが１以上であるのに対して、
前記上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘを０．８以上〜１．１以下の範囲内で、前記のＲｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙの関係を満たす値に設定する。
【００２２】
つまり、図１１は下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙを変化させた場合の帯域吸音損失ＡＬを最大化する上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘと両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙとの相関関係を示すデータであるが、このデータから分かるように、
下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙが０．３以下で、両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが１以上であるのに対し、上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘを０．８以上〜１．１以下の範囲内で前記のＲｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙの関係を満たす値に設定すれば、帯域吸音損失ＡＬの増大をさらに効果的に達成できる。
【００２３】
〔４〕請求項４に係る発明では、前記下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙが０．３以下であるのに対して、
（１）両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが１以上〜２未満の範囲では、前記下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．６以上〜０．７以下の範囲内に設定し、
（２）両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが２以上〜３未満の範囲では、前記下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．６５以上〜０．７５以下の範囲内に設定し、
（３）両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが３以上〜４未満の範囲では、前記下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．７以上〜０．８以下の範囲内に設定し、
（４）両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが４以上〜６未満の範囲では、前記下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．７５以上〜０．８５以下の範囲内に設定し、
（５）両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが６以上〜８未満の範囲では、前記下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．８以上〜０．９以下の範囲内に設定し、
（６）両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙが８以上の範囲では、前記下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．８５以上〜０．９５以下の範囲内に設定する。
【００２４】
つまり、図１２は下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙを変化させた場合の帯域吸音損失ＡＬを最大化する下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）と両共鳴器Ｘ，Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙとの相関関係を示すデータであるが、このデータから分かるように、
下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙが０．３以下であるのに対し、下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を上記した（１）〜（６）の条件に従って設定すれば、帯域吸音損失ＡＬの増大をさらに効果的に達成できる。
【００２５】
〔５〕請求項５に係る発明では、前記上手側共鳴器Ｘを、その共鳴室に吸音材を充填した共鳴器にし、前記下手側共鳴器Ｙを、その共鳴室が吸音材非充填の空状態で共鳴口に通気性の膜状体を張設した共鳴器にする。
【００２６】
つまり、この構成では、前記した請求項１ないし４に係る発明を実施するのに、基本的には、上手側共鳴器Ｘに吸音材を充填するのに対し、下手側共鳴器Ｙを吸音材費充填の空状態の共鳴器にすることで、前述の如く下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙを極力小さくして透過損失ＴＬのピーク値の最大化を図りながら、両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ，Ｒｙを、両共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴周波数ｆ₀ の両側に反射率（二乗値）｜γ｜² の低下ピークが生じるのに適した相対関係の値（さらに言えば、Ｒｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙの関係を満たす値）に調整するが、
空調設備におけるダクトなどの風路における伝播音を消音対象とする場合、吸音材非充填の空状態の共鳴器をそのまま用いると、その空状態の共鳴室が共鳴口を通じて風路に臨むことが原因で特異な気流音が発生することがある。
【００２７】
これに対し、上記の如く、共鳴室を吸音材非充填の空状態とする下手側共鳴器Ｙの共鳴口に通気性の膜状体を張設すれば、その膜状体の張設による下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙの増大側への変化に対しては、上手側共鳴器Ｘに対する吸音材充填量の調整などの適当な手段により、両共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｘ、Ｒｙの相対関係の適正化を図るようにしながら、下手側共鳴器Ｙの空状態の共鳴室への気流の流入を膜状体により抑止して上記の如き特異な気流音の発生を防止することができ、この点で、風路における伝播音の消音に好適な消音装置とすることができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
図１は空調設備の送風ダクトに介装する消音装置を示し、両端部をダクト１に対する接続端とし内部を風路Ｆとする管体２において、ダクト中を伝播する消音対象音Ｐｉの伝播方向で上手側位置と下手側位置とに、それぞれ管体外周の全周にわたる環状の共鳴室３ｘ，３ｙを有する上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとを設け、これら共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴口４ｘ、４ｙをそれぞれ周方向に分散配置した状態で内部風路Ｆに開口させてある。
【００２９】
上手側共鳴器Ｘの共鳴室３ｘには、共鳴口４ｘを内側から閉塞する状態に吸音材５を充填してあり、これに対し、下手側共鳴器Ｙの共鳴室４ｙは吸音材非充填の空状態にし、下手側共鳴器Ｙの共鳴口４ｙには、気流音の発生を防止するための繊維材等からなる通気性の膜状体６を張設してある。
【００３０】
上手側共鳴器Ｘと下手側共鳴器Ｙとの共鳴口間隔ＬはＬ＝λ₀ ／４（λ₀ は両共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴波長）にしてあり、また、上手側共鳴器Ｘの容積Ｖｘ及び下手側共鳴器Ｙの容積Ｖｙは、上手側共鳴器Ｘの無次元容積σｘがσｘ＝１で下手側共鳴器Ｙの無次元容積σｙがσｙ＝４（すなわち、Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．８）になるようにしてある。
【００３１】
なお、共鳴器の無次元容積σは次式で与えられる。
σ＝２π／Ｃ×ｆ₀ ×Ｖ／Ｓ
Ｖ：共鳴器容積（共鳴室容積）
Ｓ：風路断面積
ｆ₀ ：共鳴周波数
Ｃ：音速
【００３２】
そして、各共鳴器Ｘ，Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒについては、下手側共鳴器Ｙのインピーダンス抵抗値Ｒｙが共鳴口４ｙへの膜状体６の張設でＲｙ＝０．２となるのに対し、上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘを吸音材５の充填量の調整によりＲｘ＝１．０にしてある。
【００３３】
すなわち、この消音装置の諸元は、
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘ＝１．０
下手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｙ＝０．２
両共鳴器Ｘ、Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙ＝５
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．８
にしてあり、これにより、装置全体としての反射率（二乗値）｜γ｜² の低下ピークが、図６における（ニ）のグラフで示される如く両共鳴器Ｘ，Ｙの共鳴周波数ｆ₀ （本例ではｆ₀ ＝１２５Ｈｚ）の両側に生じるようにして、図９に示すに近い消音性能を得られるようにしてある。
【００３４】
なお、図２は両共鳴器Ｘ，Ｙの容積Ｖｘ，Ｖｙが等しい従来の消音装置の一例を示し、この従来装置（先述の（イ）の装置）では、その諸元が
上手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｘ＝１．２
下手側共鳴器Ｘのインピーダンス抵抗値Ｒｙ＝０．２
両共鳴器Ｘ、Ｙの無次元容積和σｘ＋σｙ＝５
下手側共鳴器Ｙの容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）＝０．５
で、図８に示す消音性能が得られるのに対し、
図８と図９の比較から分かるように、前述の装置では共鳴周波数ｆ₀ での透過損失ＴＬの増大、並びに、１／１オクターブ下限周波数２^-1/2ｆ₀ と１／１オクターブ上限周波数２^1/2 ｆ₀ とでの透過損失ＴＬ及び吸音損失ＡＬの増大により、１／１オクターブバンドについて、帯域全体としての透過損失ＴＬが１ｄＢほど向上するとともに、帯域全体としての吸音損失ＡＬが２ｄＢほど向上する。
【００３５】
〔別実施形態〕
上手側共鳴器Ｘ及び下手側共鳴器Ｙ夫々の具体的形状・構造は、図１に示す如き形状・構造に限定されるものではなく、伝播経路の構造などに応じて種々の形状・構造を採用できる。
【００３６】
共鳴器に吸音材５を充填する場合、その吸音材５にはグラスウールなどの綿状のものを初めとして種々の材質のものを使用できる。
【００３７】
消音対象音は空調設備におけるダクト中伝播音に限定されるものではなく、本発明による消音装置は、各種分野における種々の伝播音の消音に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態を示す消音装置の縦断面図
【図２】従来装置を示す縦断面図
【図３】消音原理の説明図
【図４】各音の位相関係を示す図
【図５】透過率についてのデータを示すグラフ
【図６】反射率についてのデータを示すグラス
【図７】吸音率についてのデータを示すグラフ
【図８】従来装置の消音性能を示すグラフ
【図９】本発明装置の消音性能を示すグラフ
【図１０】反射率と共鳴器の無次元容積和との関係についてのデータを示すグラフ
【図１１】共鳴器のインピーダンス抵抗値と無次元容積和との関係についてのデータを示すグラフ
【図１２】共鳴器のインピーダンス抵抗値と無次元容積和と容積比との関係についてのデータを示すグラフ
【符号の説明】
Ｐｉ 消音対象音
Ｆ 伝播経路
Ｘ 上手側共鳴器
Ｙ 下手側共鳴器
３ｘ 上手側共鳴器の共鳴室
３ｙ 下手側共鳴器の共鳴室
４ｘ 上手側共鳴器の共鳴口
４ｙ 下手側共鳴器の共鳴口
５ 吸音材
６ 膜状体

Claims (5)

1. 消音対象音の伝播経路における上手側位置に上手側共鳴器の共鳴口を配置し、かつ、消音対象音の伝播経路における下手側位置に下手側共鳴器の共鳴口を配置し、
   これら共鳴器の共鳴口間隔Ｌを、装置全体としての透過率二乗値｜τ｜ ² を小さくして透過損失ＴＬ（＝−１０ log ｜τ｜ ² ）を大きく確保するとともに、装置全体としての反射率二乗値｜γ｜ ² を小さくして吸音損失ＡＬ（＝−１０ log （｜τ｜ ² ＋｜γ｜ ² ）も大きく確保するように、両共鳴器の共鳴波長λ₀ に対し、
   Ｌ＝（２ｎ−１）×λ₀ ／４（ｎは自然数）
   で与えられる値又はその近傍値に設定することで、両共鳴器の共鳴周波数ｆ ₀ について、下手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが、その位置に至った消音対象音に対してともに逆位相で干渉し、且つ、上手側共鳴器の共鳴口に対応する部位では、上手側共鳴器の応答音と下手側共鳴器の応答音とが互いに逆位相で干渉する構成にしてある消音装置であって、
   前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｘと、前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｙと、両共鳴器の容積和Ｖｘ＋Ｖｙと、その容積和Ｖｘ＋Ｖｙに対する前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）とを、消音対象の周波数帯域において両共鳴器の共鳴周波数ｆ₀ 両側に装置全体としての反射率二乗値｜γ｜² の低下ピークが生じる相対関係の値に設定してある消音装置。
2. 前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｘと、前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｙとを、
   Ｒｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙ
   の関係にしてある請求項１記載の消音装置。
3. 前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｙが０．３以下で、両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが１以上であるのに対して、
   前記上手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｘを０．８以上〜１．１以下の範囲内で、前記のＲｙ＜Ｒｘ＜１＋Ｒｙの関係を満たす値に設定してある請求項２記載の消音装置。
4. 前記下手側共鳴器のインピーダンス抵抗値Ｒｙが０．３以下であるのに対して、
   （１）両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが１以上〜２未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．６以上〜０．７以下の範囲内に設定し、
   （２）両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが２以上〜３未満の範囲では、前記
   下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．６５以上〜０．７５以下の範囲内に設定し、
   （３）両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが３以上〜４未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．７以上〜０．８以下の範囲内に設定し、
   （４）両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが４以上〜６未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．７５以上〜０．８５以下の範囲内に設定し、
   （５）両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが６以上〜８未満の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．８以上〜０．９以下の範囲内に設定し、
   （６）両共鳴器の無次元容積和σｘ＋σｙが８以上の範囲では、前記下手側共鳴器の容積比Ｖｙ／（Ｖｘ＋Ｖｙ）を０．８５以上〜０．９５以下の範囲内に設定してある請求項１〜３のいずれか１項に記載の消音装置。
5. 前記上手側共鳴器を、その共鳴室に吸音材を充填した共鳴器にし、前記下手側共鳴器を、その共鳴室が吸音材非充填の空状態で共鳴口に通気性の膜状体を張設した共鳴器にしてある請求項１〜４のいずれか１項に記載の消音装置。

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