JP7074878B2 - 防音構造体 - Google Patents
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Description
特許文献1には、遮音材製の2本の通気ダクトを、グラスウール等製の同一断面積の吸音材で接続し、吸音ダクトの全周囲を、吸音材を内張りした消音ボックスで囲んだ消音装置が開示されている。この消音装置では、消音ボックスの断面積は、通気ダクトの断面積に比して大きいので、通気ダクト内を伝搬してきた音の一部、特に低周波音は、音の開口端反射の現象により、吸音ダクトから消音ボックス内に透過した後通気ダクト内に返されて、特に、低周波音の減衰が高められるとしている。
ここで、ダクト、及び管路等に設置された音響回路的に並列に設置された1つの共鳴型防音構造体は、その音響インピーダンスから一意に決まる吸収率を有する。このため、音の吸収率をさらに高めたいという場合には、防音構造を多数配置するという方法が考えられる(特許文献2参照)。
これにより、特許文献2に記載の消音装置は、低周波域の音についても高い消音効果を得ることができ、また、通風抵抗の増大も少なく、しかも、風路構造上の音響特性の影響を受けることなく高い消音効果を安定的に得ることができる。
また、本発明の他の目的は、上記目的に加え、より少ない共鳴型防音構造で高い吸収を実現することができ、その結果、小型で高い吸収を得ることができる防音構造体を提供することにある。
|θ-π|≦π/3 …(1)
また、共鳴型防音構造から管体の開口部までの開口端補正を含む導波路距離をLとし、管体が有する導波路の平均断面積S1、開口部による開口端反射率をRx(f)とするときに、下記式(3)で定義される音響インピーダンスZ1が、周波数fがf<c/(4×(√(S1/π))を満たす周波数範囲内において、複素平面上で、下記式(2)を満足することが好ましい。
Z0=ρc/S1 …(5)
Sxは、下記式(6)で与えられる。
Sx=(1+Rx(f))/(1-Rx(f))×S1 …(6)
ZRは共鳴型防音構造のインピーダンス、cは音速、ρは空気の密度、kは波数である。
また、共鳴型防音構造に加え、更に、少なくとも1つの共鳴型防音構造を有することが好ましい。したがって、複数の共鳴型防音構造を有することが好ましい。
また、共鳴型防音構造は、開口部からλ/4以内に配置されていることが好ましい。
fn-Δf/4<fr<fn+Δf/4 …(7)
また、共鳴型防音構造の共鳴周波数frと、騒音源を含む管体の共鳴周波数をfnとが、一致していることが好ましい。
また、騒音源が、ファンであることが好ましい。
また、騒音源の騒音のスペクトルのピーク周波数と、共鳴型防音構造の共鳴周波数とが一致していることが好ましい。
また、共鳴型防音構造が、膜型共鳴体、ヘルムホルツ共鳴体、又は気柱共鳴体であることが好ましい。
また、本発明によれば、より少ない共鳴型防音構造で高い吸収を実現することができ、その結果、小型で高い吸収を得ることができる。
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形態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」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」および「平行」とは、厳密な直交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、「同一」、「同じ」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。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、100%である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば99%以上、95%以上、または90%以上である場合を含むものとする。
(防音構造体)
図1は、本発明の第1実施形態に係る防音構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図1に示す防音構造体10は、断面円形の円管状の管体12と、管体12の壁面に設置される共鳴構造14とを有する。
管体12は、開口管路12aを有し、一方の端部境界12bと、他方の開口端の開口部12cとを有する。他方の開口部12cの端部は、断面円形の円管状の第2の管体16の端面16bに接続されている。第2の管体16の断面円形の管路16aの断面積S2は、管体12の断面円形の貫通孔からなる開口管路12aの断面積S1より大きい。なお、一方の端部境界12bは、無限遠に長いと仮定しており、即ち、左端からの音波の反射を考えない系と仮定している。
なお、図1に示す例においては、管体12の開口部12cに管体16が接続されているが、本発明においてはこれに限定されず、管体16に接続されることなく、管体12の開口部12cが直接開放空間に開放されていても良い。即ち、管体12の開口部12cの出口側界面は、開放空間であっても良い。
共鳴構造14は、本発明の共鳴型防音構造であって、管体12の開口部12cから管体12の開口管路12a内に間隔L0を開けて設置される。
また、共鳴構造14と管体12の開口部12cとの間隔L0は、共鳴構造14における音波入射面の中心間の距離と定義する。音波入射面の中心とは、例えばヘルムホルツ共鳴構造であれば共鳴穴の中心、膜共鳴構造であれば膜面の中心、気柱共鳴構造であれば、孔部の中心である。図1に示す例は、共鳴構造14は、図2に示すようなヘルムホルツ共鳴構造20である。また、管体12が直線でなく、例えば管体が屈曲しているような場合には、共鳴構造14と管体12の開口部12cとの間隔L0は、導波路順方向ベクトルと直行する平面で且つ共鳴構造14における音波入射面の中心を通る平面の導波路断面形状重心から、開口部12cの断面形状の重心まで、各断面位置での断面形状の重心位置を結びながら形成される線分の長さと定義する。
なお、共鳴音の波長λの決定に際しては、管体12と同じ開口面積の音響管において、4マイク測定法を用いて測定した吸収率が最大となる周波数をfとするとき、共鳴音の波長は、λ=c/fと定義される。
ここで、管体12は、気体の通過を遮断する物体の領域内に形成される管体であるが、管体12の管壁は、気体の通過を遮断する物体、例えば2つの空間を隔てる物体等の壁を構成し、管体12の内部は、気体の通過を遮断する物体の一部の領域に形成された開口管路12aを構成する。
開口断面は、管体12の軸方向に直交する管体12の開口管路12aの断面ということができる。なお、管体12内を進行する音波は、管体12の軸方向に沿って進行するので、開口断面は、導波路順方向(音波の進行方向)に垂直な管体12の開口管路12aの断面ということもできる。なお、管体12の開口管路12aは、真直ぐな管路であることが好ましいが、曲がっていても良い。また、管体12の開口管路12aの開口断面は、中心軸方向に沿って同一である方が好ましいが、拡縮があっても良い。
ここで、管体12は、開口管路12aの他方の端部に開口部12cを有しているが、更に開口部を有していても良い。
ここで、開口管路等の開口が形成される領域を持ち、気体の通過を遮断する物体とは、2つの空間を隔てる部材、又は壁等を言い、部材としては、ダクト、又はスリーブ等の管体、及び筒状体等の部材を言い、壁としては、例えば、家、ビル、又は工場等の建造物の構造体を構成する固定壁、建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る固定間仕切り(パーティション)等の固定壁、若しくは建造物の部屋内に配置され、部屋内を仕切る可動間仕切り(パーティション)等の可動壁等を言う。
本発明の管体は、ダクト、又はスリーブ等の管体、又は筒状体であっても良いし、ルーバ、又はガラリ等の換気孔、若しくは窓等を取り付けるための開口を持つ壁自体であっても良いし、壁に取り付けられる窓枠等の取付枠等であっても良い。
管体のサイズは、特に制限的ではなく、管体の用途に応じて適切なサイズとすれば良いが、例えば吸音したい周波数の音波の波長をλとする時、開口断面の面積Sは、S<π(λ/2)2を満足することが好ましい、この理由は、この条件を満足しない周波数においては、管路断面方向に空間モード(横モード)が形成され、平面波が維持されなくなるためである。
(共鳴構造)
図1に示す共鳴構造14は、音波に対して共鳴するヘルムホルツ共鳴構造20である。
ヘルムホルツ共鳴構造20は、図1、及び図2に示すように、外部と連通する共鳴穴22、及び内部の中空空間24を持つ筺体26からなる共鳴体であり、ヘルムホルツ共振器、又はヘルムホルツ共鳴器ともいう。
また、図1、及び2に示す例では、筺体26は、平面視長方形の直方体形状であり、共鳴空間である中空空間24も同様に、平面視長方形の直方体形状である。なお、筺体26の形状は、内部に中空空間24を形成でき、ヘルムホルツ共鳴構造20を管体12の壁面に配置できれば、どのような形状でも良い。例えば、筺体26の断面形状は、本発明においては、特に制限的ではなく、例えば、平面形状で、正方形、長方形、ひし形、又は平行四辺形等の他の四角形、正三角形、2等辺三角形、又は直角三角形等の三角形、正五角形、又は正六角形等の正多角形を含む多角形、若しくは円形、又は楕円形等であっても良いし、不定形であっても良い。
なお、中空空間24の形状も、特に制限的ではなく、筺体26の形状と同じであることが好ましいが、異なっていても良い。
また、筺体26の材料としてこれらの複数種の材料を組み合わせて用いてもよい。
なお、筺体26の中空空間24内には、従来公知の吸音材を配置してもよい。
ここで、筺体26の幅daは、筺体26の共鳴周波数に対応する波長をλとするとき、λ/2≦daであることが好ましく、λ/4≦daであることがより好ましい。
また、筺体26の側面の面積Shは、管体12の開口断面の1%~99%であることが好ましく、5%~50%であることがより好ましい。
なお、ヘルムホルツ共鳴構造20を構成する筺体26は、中空空間24を形成する有底枠体からなる筺体本体の上面に、共鳴穴22が穿孔された筺体上部を接着して、又は固定具を用いて固定することにより、製造することができる。
共鳴穴22の断面サイズ(断面積)Sn、及び軸方向の長さlcは、特に制限的ではないが、共に、ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴周波数を決めるパラメータになるものであるので、必要な共鳴周波数に応じて決めることができる。
ここで、ヘルムホルツ共鳴構造20のインピーダンスZは、Fundamentals of Physical Acoustics, Wiley-Interscience(2000)を参考に、下記式(8)で与えられる。
しかしながら、そのような場合にも、インピーダンスZは、実験(音響管4マイク測定)、又はシミュレーションで求められる反射係数から、インピーダンスZの実験値、又はシミュレーション値を下記式(12)により求めることができる。
Z=-(1+r)Z0/2r …(12)
したがって、上記式(8)が成り立たなくなる場合には、上記式(12)により、実験値、又はシミュレーション値を求めれば良い。
勿論、ヘルムホルツ共鳴構造20、及び後述する膜型共鳴構造30の場合は、それぞれ上述の理論式(8)、及び後述する理論式(10)によっても、インピーダンスZの値を得ることができる。なお、理論値、実験値、及びシミュレーション値の間に乖離がある場合には、理論値、実験値、及びシミュレーション値の間の範囲の任意の値をインピーダンスの値として採用することができる。
しかしながら、インピーダンスZは、実験(音響管4マイク測定)、又はシミュレーションで求められる反射係数から、インピーダンスZの実験値、又はシミュレーション値を求めることができる。
一方で、シミュレーションにおいても、管体62と同一の断面積を有する音響管の片端から平面波を入射する場合の反射係数rを計算することができる。例えば、入射面上での入射音圧波をpi、反射音圧波をpr、入射面と、共鳴構造体の音圧波入射面との距離をL、波数k(=2π/λ)とするとき、r=pr*exp(i*2kL)/piにより計算することができる。
Z1=Z0*(1+r)/(1-r) (13-1)
一方で、音響インピーダンスZ1は、共鳴体のインピーダンスZを用いて下記式(13-2)で表すことが出来る。
Z1=Z*Z0/(Z+Z0) (13-2)
ここで、上記式(13-1)、及び(13-2)からZ1を消去して、上記式(12)を求めることができるので、実験的に求めた反射係数r、及び音響管の導波路断面形状から一意に決まるZ0を用いてZを決定することができる。なお、上記式(12)で求められるZは、上記式(4)における共鳴型防音構造のインピーダンスZRと同義である。
したがって、上記式(8)が成り立たなくなる場合には、上記の方法によってもインピーダンスを求めることができる。上述したように、ヘルムホルツ共鳴構造、及び後述する膜型共鳴構造の場合は、それぞれ上述の理論式(8)、及び後述する理論式(10)によっても、インピーダンスZの値を得ることができるのは勿論である。また、上述したように、理論値と実験値の値に乖離がある場合には、理論値と実験値の間の範囲の任意の値をインピーダンスZ値として採用することができるのも勿論である。
min(real(Zt), real(Ze), real(Zs))≦real(Z)≦max(real(Zt), real(Ze), real(Zs)) ・・・(A)
min(imag(Zt), imag(Ze), imag(Zs))≦imag(Z)≦max(imag(Zt), imag(Ze), imag(Zs)) ・・・(B)
real(Z)、及びimag(Z)は、それぞれ複素数Zの実部、虚部を表す。
fh=(C/2π)・{Sn/(lc・Vc)}1/2 …(9)
したがって、必要なヘルムホルツ共鳴周波数fhが決っている時には、上記式(9)を満たすように、共鳴穴22の断面積Sn、共鳴穴22の長さlc、及び筺体26の中空空間24の体積Vcを適切に選択すればよい。
図3に示す膜型共鳴構造30は、枠32と、枠32の孔部34の開口を覆うように枠32の一端側に固定される膜36とを有し、枠32と膜36によって膜36の背面空間38を形成する。
なお、本発明の防音構造体10においては、複数の膜型共鳴構造30は、その膜36が管体12の壁面に配置されるようにそれぞれ設置される。
枠32は、孔部34を覆うように膜36を固定し、かつ支持するためのもので、この枠32に固定された膜36の膜振動の節となるものである。したがって、枠32は、膜36に比べて、剛性が高く、具体的には、単位面積当たりの質量及び剛性は、共に高いことが好ましい。
図3に示す枠32は、底部33bを持ち、一方のみが開放された開口を持つ孔部34を備える有底枠であるが、本発明はこれに限定されず、両方に開放された開口を持つ孔部34を備える囲み部33aのみを有する枠であっても良い。この囲み部33aのみの枠である場合には、他方の開口には、膜36と同様の膜を有するものであっても良いし、枠材料と同様な材料の背面板を有するものであっても良い。
なお、枠32は、膜36の全周を抑えることができるように膜36を固定できる閉じた連続した形状であることが好ましいが、本発明は、これに限定されず、枠32が、これに固定された膜36の膜振動の節となるものであれば、一部が切断され、不連続な形状であっても良い。即ち、枠32の役割は、膜36を固定し支持して膜振動を制御することにあるため、枠32に小さな切れ目が入っていても、接着していない部位が存在していても効果を発揮する。
図3Bでは、枠32の孔部34は、その端部が、閉塞されておらず、そのまま外部に開放されているが、孔部34の両方の端部が外部に開放され、一方の端部が背面板等の部材で閉塞されていてもよい。
このような枠32のサイズaは、特に制限的ではなく、本発明の防音構造体10が防音のために適用される上述の防音対象物に応じて設定すればよい。
例えば、枠32のサイズaは、特に制限的ではないが、例えば、0.5mm~300mmであることが好ましく、1mm~100mmであることがより好ましく、10mm~50mmであることが最も好ましい。
枠32の厚さdb、即ち孔部34の深さdbは、特に制限的ではないが、膜36の振動の共鳴周波数に影響を与えるので、共鳴周波数に応じて設定しても良いし、例えば、孔部34のサイズLaに応じて設定しても良い。
孔部34の深さdbは、0.5mm~200mmであることが好ましく、0.7mm~100mmであることがより好ましく、1mm~50mmであることが最も好ましい。
例えば、枠32の幅は、枠32のサイズaが、0.5mm~50mmの場合には、0.5mm~20mmであることが好ましく、0.7mm~10mmであることがより好ましく、1mm~5mmであることが最も好ましい。
また、枠32の幅は、枠32のサイズaが、50mm超、300mm以下の場合には、1mm~100mmであることが好ましく、3mm~50mmであることがより好ましく、5mm~20mmであることが最も好ましい。
なお、枠32の幅が、枠32のサイズaに対して比率が大きくなりすぎると、全体に占める枠32の部分の面積率が大きくなり、デバイス(共鳴構造14)が重くなる懸念がある。一方、上記比率が小さくなりすぎると、その枠32部分において接着剤などによって膜36を強く固定することが難しくなってくる。
また、枠32の材料としてこれらの複数種の材料を組み合わせて用いてもよい。
また、枠32の孔部34内には、従来公知の吸音材を配置してもよい。
吸音材を配置することで、吸音材による吸音効果により、遮音特性をより向上できる。また、吸音材としては、特に限定はなく、ウレタン板、不織布等の種々の公知の吸音材が利用可能である。なお、ヘルムホルツ共鳴構造20の筺体26の中空空間24内に吸音材を配置した場合も、同様である。
以上のように、本発明の共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20、膜型共鳴構造30)内に、又は共鳴構造14と共に、公知の吸音材を組み合わせて用いることにより、本発明の共鳴構造14による防音効果と、公知の吸音材による吸音効果との両方の効果を得ることができる。
ところで、膜36は、枠32を節とし、膜振動する必要があるので、枠32に確実に抑えられるように固定され、音波のエネルギを吸収して、もしくは反射して防音する必要がある。このため、膜36は、可撓性のある弾性材料製であることが好ましい。
このため、膜36は、枠32の孔部34の形状に孔部34の外側の枠32の幅(囲み部33aの幅)を加えた外側形状を有する。
また、膜36の(外側形状の)サイズは、枠32に確実に固定されて、振動膜として機能する必要があるので、孔部34のサイズLaより大きい必要がある。なお、膜36の(外側形状の)サイズは、孔部34のサイズLaに孔部34の両側の枠32の囲み部33aの幅を加えた枠32のサイズaより大きくても良いが、この大きい部分は、振動膜としての機能もなく、膜36を固定する機能もないので、枠32のサイズa以下であることが好ましい。
例えば、膜36の厚さは、孔部34のサイズLaが0.5mm~50mmの場合には、0.001mm(1μm)~5mmであることが好ましく、0.005mm(5μm)~2mmであることがより好ましく、0.01mm(10μm)~1mmであることが最も好ましい。
また、膜36の厚さは、孔部34のサイズLaが、50mm超、300mm以下の場合には、0.01mm(10μm)~20mmであることが好ましく、0.02mm(20μm)~10mmであることがより好ましく、0.05mm(50μm)~5mmであることが最も好ましい。
なお、膜36の厚さは、1つの膜36で厚さが異なる場合などは、平均厚さで表すことが好ましい。
ここで、膜36が正方形膜の場合Ai、及びBiは決まっており、文献から以下の値を用いることができる。
Ai=2.02、Bi=2.64×103
減衰定数は、経験的に決定されるが、例えば、g=0.04という値を用いることができる。また、dcは、背面空気層の長さである。
なお、長方形等の多角形の膜、円形の膜、及び楕円形の膜等の場合には、膜36のインピーダンス定数Ai、及びBi(i=1、2、……)の値は、その形状に応じて変わるので、文献等で示された値を用いることができる。
このような場合には、上述したように、インピーダンスZは、実験(音響管4マイク測定)、又はシミュレーションで求められる反射係数から、インピーダンスZの実験値、又はシミュレーション値を上記式(12)により求めることができる。なお、上述したように、理論値、実験値、及びシミュレーション値の間に乖離がある場合には、理論値、実験値、及びシミュレーション値の間の範囲の任意の値をインピーダンスZ値として採用することができる。
また、枠32、及び膜36からなる膜型共鳴構造30である共鳴構造14における、即ち、枠32に抑えられるように固定された膜36に対して音波が膜面に平行に入射する場合の共鳴周波数は、音波が膜振動を最も揺らすところで、その周波数で共鳴構造側に音が引き込まれ、最も大きい吸収ピークを発現する(即ち、吸収率が極大となる)周波数である。また、最低次の共鳴周波数は、枠32と膜36からなる膜型共鳴構造30によって決まる、膜振動が最も低次の振動モードを発現する第1共鳴周波数である。
例えば、膜36の振動モードを特徴づけるパラメータとしては、同種材料の膜36の場合は、膜36の厚み(t)と孔部34のサイズ(La)の2乗との比、例えば、正四角形の場合には一辺の大きさとの比[La2/t]を用いることができ、この比[La2/t]が等しい場合には、上記振動モードが同じ周波数、即ち同じ共振周波数となる。即ち、比[La2/t]を一定値にすることにより、スケール則が成立し、適切なサイズを選択することができる。
例えば、膜36のヤング率は、1000Pa~3000GPaであることが好ましく、10000Pa~2000GPaであることがより好ましく、1MPa~1000GPaであることが最も好ましい。
また、膜36の密度も、音波のエネルギを吸収、もしくは反射して防音するために膜振動することができるものであれば、特に制限的ではなく、例えば、5kg/m3~30000kg/m3であることが好ましく、10kg/m3~20000kg/m3であることがより好ましく、100kg/m3~10000kg/m3であることが最も好ましい。
枠32への膜36の固定方法は、特に制限的ではなく、膜36を枠32に膜振動の節となるように固定できればどのようなものでも良く、例えば、接着剤を用いる方法、又は物理的な固定具を用いる方法などを挙げることができる。
接着剤を用いる方法は、接着剤を枠32の孔部34を囲む表面上に接着剤を塗布し、その上に膜36載置し、膜36を接着剤で枠32に固定する。接着剤としては、例えば、エポキシ系接着剤(アラルダイト(登録商標)(ニチバン社製)等)、シアノアクリレート系接着剤(アロンアルフア(登録商標)(東亜合成社製)など)、又はアクリル系接着剤等を挙げることができる。
物理的な固定具を用いる方法としては、枠32の孔部34を覆うように配置された膜36を枠32と棒等の固定部材との間に挟み、固定部材をネジやビス等の固定具を用いて枠32に固定する方法等を挙げることができる。
なお、膜型共鳴構造30は、枠32と膜36とを別体として構成し、膜36を枠32に固定した構造であるが、これに限定されず、同じ材料からなる膜36と枠32が一体化した構造であっても良い。
気柱共鳴構造40は、一端側に外側に開放された開口42を有し、他端側に閉塞された底面44を有する管状体46からなる気柱共鳴管である。
なお、本発明の防音構造体に用いられる気柱共鳴構造は、一端が開放され、他端が閉塞された管状体、例えば閉管であっても、両端が開放された管状体、例えば、開管であっても良い。このように、気柱共鳴構造は、閉管、又は開管からなる気柱共鳴管によって構成することができる。
このような気柱共鳴管40の管状体46の構造は、長さ、及び形状は異なるが、膜型共鳴構造30の枠32と同様な構成とすることができ、同様の材料を用いることができる。
なお、管状体46(気柱共鳴管)の長さdcは、図4に示すように、管状体46の開口42の平面の中心と、管状体46の底面44との距離であると定義される。
上述したように、こうして求められたインピーダンスZの実験値、又はシミュレーション値をインピーダンスZの値として用いれば良い。
なお、上述したように、理論値、実験値、及びシミュレーション値の間に乖離がある場合には、理論値、実験値、及びシミュレーション値の間の範囲の任意の値をインピーダンスZ値として採用することができる。
以下では、本発明の防音構造体10の防音原理となる理論について説明する。
まず、図1に示すように、管体12の一方の端部境界12bから入射波piが管体12の開口管路12a内に入射して、管体12の開口部12cの側に向って、管体12の開口管路12a内を伝搬し進行する。上述したように、端部境界12bは、反射が無いと仮定できる境界である。なお、ここでの入射波、透過波、及び反射波等の波動は、音圧を意味する。
管体12の壁面には、共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20)があるので、入射波piの内の一部は、共鳴構造14に吸収されるが、共鳴構造14において入射波piの内の一部の反射が生じる。即ち、ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22、好ましくはその中心を通る面R1が反射端1となり、入射波piの内の一部が反射され、入射側の管体12の開口部12bに向う反射波pr1となる。入射波piの内の残りの部分(吸収も、反射もされなかった部分)は、反射端1(R1)を透過し、透過波pt1となり、管体12の開口部12cの側に向って、管体12の開口管路12a内を伝搬し進行する。入射波piは、共鳴構造14に吸収され、また、反射端1(R1)で反射されるので、透過波pt1は、入射波piに比べて小さい。
その結果、透過波pt1の一部は、反射端2(R2)において反射され、入射側の管体12の開口部12bに向う反射波pr2となって、管体12の開口管路12a内を伝搬し進行する。特に、管体16の断面積S2と管体12の断面積S1の差が大きい場合には、反射波pr2が大きくなる。
透過波pt1の残りの部分は、管体16の管路16aに放射される。図5に点線で示すように、開放空間に放射される透過波Ptは、入射波piの内、共鳴構造14で吸収され、また、その反射端1(R1)で反射され、開口端による反射端2(R2)で反射された残りであるので十分に小さくなっている。
本発明においては、共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20)では、反射よりも吸収の方が大きいことが好ましい。即ち、共鳴構造14の、管体12と同一太さの導波路(開口管路12a)中における単一での吸収率が、反射率よりも大きいことが好ましい。
したがって、共鳴構造14による反射波pr1と、開口端反射による反射波pr1’とは、共鳴構造14の上流側において、重なり合って、管体12の開口部12bに向って進行することになる。このため、本発明においては、反射波pr1と反射波pr1’とが干渉効果で打ち消し合うように、反射波pr1と反射波pr1’との位相をできるだけ、例えばπ/2~3π/2の範囲内、好ましくは完全に互いに反転させる必要がある。
本発明においては、反射波pr1と反射波pr1’との位相差θが、下記不等式(1)を満足する必要がある。
|θ-π|≦π/3 …(1)
こうすることにより、図5に点線で示すように、入射側の管体12の開口部12bに向って進行する反射波Prを小さくすることができる。
即ち、このように、管体12の開口管路12aの開口部12cと共鳴構造14の位置を適切に規定することによって、共鳴構造14(R1)からの反射波pr1と開口端(R2)反射pr1’との効果的な打ち消し合いを図り、共鳴構造14単一の吸収率を高めることができる。
また、図1に示すように、本発明の防音構造体10では、1つの共鳴構造14で高い吸収を実現できる。したがって、本発明では、より少ない共鳴構造14で高い吸収を実現することができ、その結果、小型で高い吸収を得ることができる。
pr2は、開口端からの反射波であり、同じく音響管(但し、2マイク法で周端部が開放している)を用いて、開口端のみの反射係数を測定することで、反射波pr2の反射における位相変化を得ることができる。
したがって、このとき、開口端反射率Rは、下記式(14)となる。
R=|(Zb―Za)/(Zb+Za)|2 …(14)
即ち、3つの界面を考慮した伝達マトリックスTは、下記式(4)によって与えられる。
インピーダンスZ0は、上述した管体12の導波路の音響インピーダンスZaであり、下記式(5)で与えられる。
Z0=ρc/S1 …(5)
開口端補正した開口端の補正断面積Sxは、下記式(6)で与えられる。
Sx=(1+Rx(f))/(1-Rx(f))×S1 …(6)
ZRは、共鳴構造14のインピーダンスZであり、kは、波数であり、cは、音速であり、ρは、空気の密度であり、Rx(f)は、管体12の開口部12cの補正された開口端反射率であり、fは、周波数であり、f<c/(4×(√(S1/π))、即ち下記式(15)を満足する必要がある。
Z1=(A×Z0+B)/(C×Z0+D) …(3)
こうして求められた音響インピーダンスZ1の値が、Z0に近くなれば反射を下げることができる。
したがって、本発明においては、音響インピーダンスZ1は、複素平面上で、上記式(14)を考慮すると、下記式(2)を満足することが好ましい。
こうして、音響インピーダンスZ1を管体12の導波路の音響インピーダンスZ0に近づけることにより、反射端1、及び反射端2における反射を減らすことができ、防音構造体10における吸収を高い効率で行うことができる。
図6は、本発明の第2実施形態に係る防音構造体の一例を模式的に示す断面図である。
図6に示す防音構造体11は、管体12と、管体12の開口管路12a内に設置されるファン50と、管体12の開口部12c側の壁面に設置される共鳴構造14とを有する。
なお、図6に示す防音構造体11は、図1に示す防音構造体10と、管体12内に騒音源となり、かつ送風源となるファン50を有しており、管体12の開口部12cに断面積S2が大きい管体16が接続されておらず、開口部12cが開放空間に開口している点以外は、同一であるので、同一の構成要素には、同一の番号を付し、その説明は省略する。なお、管体16の断面積S2が管体16の断面積S1よりはるかに大きい場合には、管体12の開口部12cは、開放空間に開口していると見做せるので、その詳細な説明も省略する。
即ち、共鳴構造14の共鳴周波数frとし、騒音源となるファン50を含む管体12の共鳴周波数をfnとし、nを共鳴次数で、正の整数とし、騒音源となるファン50を含む管体12の隣り合う共鳴周波数の差分をΔfとするとき、共鳴構造14の共鳴周波数frが下記式(7)を満足するnが存在することが好ましい。
fn-Δf/4<fr<fn+Δf/4 …(7)
なお、fnは、例えば図6の場合には、ファン50を含む管体12内にファン50に接するようにスピーカ音源を設置し、音源からホワイトノイズを発生させた場合に管から30cm程度離れた位置のマイク音圧を計測した際の、その音圧スペクトルが極大となる周波数ということができる。
また、共鳴周波数frと、共鳴周波数fnとは、一致していることがより好ましい。
更に、騒音源となるファン50の騒音のスペクトルのピーク周波数と、共鳴構造14の共鳴周波数とが一致していることが好ましい。
また、騒音源としては、ファン50に限定されず、モータ、又はポンプ等の回転体、インバータ、パワーサプライ、昇圧器、昇圧コンバータ、インバータを含むパワーコントロールユニット(PCU)、若しくは空気の流路を妨げる障害物等によって生じる風切り音等を用いることができる。
ところで、音は、音圧と粒子速度、それぞれについての波動関数が存在するが、基本的に本願明細書中の位相、及び振幅等の議論では全て音圧の波動関数を扱う。
第1の方法としては、ヘルムホルツ共鳴構造、及び膜型共鳴構造等の一般的な共鳴体の場合は、その構造の寸法サイズから共鳴体のインピーダンスを求めることができるので、伝達マトリクス法を用いて、反射係数、及び透過係数(いずれも複素数)を算出することができる。これらの係数の偏角が位相変化に相当するので、反射波、及び透過波の位相変化(位相差)を計算することができる。
第2の方法としては、上記のように、理論式で単純に表せない場合には、反射波、及び透過波の位相差(位相変化)は、実験でも求めることができる。
管状の管体と同じ断面積を有する音響管において、共鳴型防音構造を4マイク法で測定する。この4マイク法測定から反射係数、透過係数を実験的に測定することができる、即ち反射波、及び透過波の位相変化(位相差)を求めることができる。これらの位相変化量を用いてθを計算することができる。
また、反射波、及び透過波の位相差(位相変化は、)シミュレーション(有限要素法)でも求めることができる。
有限要素法のシミュレーションにおいて、各位置における音圧の波動関数の位相差を出すことができる、例えば入射波の波動関数pi(z)、反射波、及び透過波の波動関数をpr(z)、pt(z)とするとき、共鳴体の位置をz=dとすれば、反射係数r=pr(d)/pi(d)、透過係数t=pt(d)/pi(d)を計算する。これらの偏角が位相変化量となる。これらの位相変化量を用いて、位相差θを計算することができる。
図29に示す測定系60において、アルミニウム製音響管(管体62)内に共鳴構造(共鳴型防音構造)14配置し、音響管(管体62)に配置された4つのマイクロフォン64を用いて伝達関数法による音響特性の測定を行った。この手法は「ASTM E2611-09: Standard Test Method for Measurement of Normal Incidence Sound Transmission of Acoustical Materials Based on the Transfer Matrix Method」に従うものである。音響管としては、例えば日東紡音響エンジニアリング株式会社製のWinZacと同一の測定原理であるものとして、アルミニウム製の管体62を用いた。管体62の下側には内部にスピーカ66を収納した円筒状の函体68を配置し、函体68の上面に管体62を載置した。スピーカ66から所定音圧の音を出力し、4本のマイクロフォン64で測定した。この方法で広いスペクトル帯域において音響透過損失を測定することができる。
(実施例1)
まず、図1に示す本発明の防音構造体10を実施例1として用いた。
図1に示すように、実施例1の防音構造体10においては、共鳴構造14として、ヘルムホルツ共鳴構造20を用い、管体12の壁面に、ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22、及び背面の中空空間24が開口管路12a内に連通するように設置した。
管体12の長さLd=500mm
管体12の開口管路12aの半径r1=30[mm]
管体12の開口管路12aの断面積S1=2827[mm2]
管体16の管路16aの半径r2=1000[mm]
管体16の管路16aの断面積S2=3.142×106[mm2]
共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22の中心:反射端1(R1))と、管体12の開口部12cとの距離L0=20mm
共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22の中心:反射端1(R1))と、開口端補正後の開口端(補正後の反射端2(R2))との距離L=38mm
ヘルムホルツ共鳴構造20aの共鳴穴22(9.5mm角)の断面積Sn=90.25[mm2]
ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22の長さlc=5[mm]
ヘルムホルツ共鳴構造20の中空空間24の体積Vc=4000[mm3]
なお、管体12の左端は、音波の入射面であり、且つ共鳴構造や開口部から反射してきた波が管体12に到達した場合における左端からの反射の影響は考えないものとする。
実施例1においては、以下の手順で共鳴構造14からの反射による音圧の位相変化θr1、共鳴構造14を透過した透過波が開口端部(反射端2(R2))から反射される反射波との、共鳴構造14の位置に至るまでの位相変化θr2をシミュレートした。
以下の共鳴構造のみを考慮した伝達マトリクスTRから、下記式(16)、及び(17)を使って、以下の反射係数r1、位相変化θr1を計算した。
反射係数r1=(Zx―Z0)/(Zx+Z0)
位相変化θr1=arg(r1)
透過係数t1=t=2/(AR+BR/Z0+CRZ0+DR)
位相変化θr2=2arg(t1)+arg(exp(ikL))+π
(S2>>S1の場合、開口端R2における反射で音圧については自由端となるために、位相が反転する。したがって、R≒-1となる。)
ここで、Lは、共鳴構造14と補正開口端R2との距離であり、kは波数である。
こうして求めた位相変化θr1とθr2とから下記式(18)で位相差θを求めた
θ=θr1-θr2 …(18)
なお、共鳴構造14であるヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴周波数は、上記Zxの虚部が0となる周波数ということができ、この周波数は2180Hzであった。
図8のグラフから、この共鳴周波数2180Hzにおいて差分θ-π≒0.20[rad.]であり、π/3より小さいことが分かる。
即ち、|θ-π|≦π/3となっており、実施例1は、本発明の請求項1に記載の発明特定事項を満足することが分かる。
上記式(2)~(4)に基づく下記式(19)、及び(20)を計算した。但し、上記式(4)のマトリクスの左辺1項目のみを用いて、反射係数、及び透過係数を求めた。
反射係数r=(Z1-Z0)/(Z1+Z0) …(19)
透過係数t=2/(A+B/Z+CZ+D) …(20)
こうして求められた反射係数r、及び透過係数tを用いて、反射率R、透過率T、及び吸収率Abを求めた
反射率R=r2
透過率T=t2
吸収率Ab=1-R-T
こうして求めた音響管(管体12)における反射率R、透過率T、及び吸収率Abを、図9に示す。
図9に示すように、特に、共鳴周波数2180Hz前後では、吸収率Abは、反射率Rよりも高いことが分かる。
したがって、実施例1は、更に本発明の請求項2に記載の発明特定事項を満足することが分かる。
次に、以下の手順で、本発明の実施例1-1の防音構造体における透過、反射、及び吸収を、伝達マトリクス法を用いてシミュレートした。本モデルは、従来モデルとは、断面積不連続の段差が存在する(開口端がある)点で異なる新しいモデルである。上記と同様に、上記式(2)~(4)式に基づく式を計算した。
即ち、音響インピーダンスZ1に基づいて、反射係数、透過係数を求めた。
反射係数r=(Z1-Z0)/(Z1+Z0) …(19)
透過係数t=2/(A+B/Z+CZ+D) …(20)
こうして求められた反射係数r、及び透過係数tを用いて、反射率R、透過率T、及び吸収率Abを求めた
反射率R=r2
透過率T=t2×(Sx/S1)
吸収率Ab=1-R-T
実施例1-1では、実施例1の開口端が無い場合の防音構造体単独の吸収率よりも高い吸収率が実現できており、開口端部からの反射波を効率よく捉えることで、効率的な吸音が実現できていることが分かる。
また、図11に、防音構造体の反射係数rの絶対値|(Z1-Z0)/(Z1+Z0)|を実線で、開口端反射(開口端のみの場合)の反射係数の絶対値|√(Rx(f))|を点線で示す。
ここで、c/(4×(√(S1/π))は、2858Hzであった。
以上から、f<2858Hzの周波数領域に渡って、上記式(2)を満足しており、実施例1-1は、更に本願の請求項3に記載の発明特定事項を満足することが分かる。
COMSOL MaltiPhysicsVer5.3aの音響モジュールを用いて、以下のような計算モデルにおいて、計算を行い、反射波の大きさを計算することで開口端部からの反射率を計算した。
計算モデルとしての円筒対象モデルを、図12に示す。
この計算モデルによる開口端反射率Rx(f)の計算結果を図13に示す。本モデルにおいて、開口端反射率は、入射音圧piと反射音圧prとするとき、Rx(f)=|pr/pi|2として求めることができる。
図13に示すグラフから、反射率の関数Rx(f)を求めると、以下のようになる。
Rx(f)=9.03E-18×f5-1.05E-13×f4+4.41E-10×f3-7.15E-7×f2-1.12E-5×f+1
距離Lが、68[mm]であることをのぞいては、実施例1と同様であった。
比較例1-1においても、同様に、位相差θ求め、位相差θとπとの差分θ―πと、周波数との関係を求めた。その結果を図14に示す。
共鳴構造14の共鳴周波数は、上述したように、上記Zxの虚部が0となる周波数ということができる。この共鳴周波数は、実施例1と同様に2180Hzであった。
図14に示すグラフから、この共鳴周波数2180Hzにおいて差分θ-π≒2.2[rad.]であり、π/3より大きいことが分かる。即ち、|θ-π|>π/3となっているために、本願の請求項1に記載の発明の不等式(1)を満足しないことが分かる。
なお、半径30mmの音響管となる管体12における透過率、反射率、及び吸収率は、図9と同じで実施例1と同じであった。
また、図16に、防音構造体の反射係数rの絶対値|(Z1-Z0)/(Z1+Z0)|を実線で、開口端反射(開口端のみの場合の)の反射係数の絶対値|√(Rx(f))|を点線で示す。
図16に示すように、f<2858Hzの周波数領域において、上記式(2)を満足しない領域があり、比較例1-1は、ヘルムホルツ共鳴構造を設置した場合において、設置しない場合に比較して反射係数の絶対値が大きくなっている周波数領域がある、即ち、反射を効率的に抑制できていない。更に、図9と図15の吸収値を比較すると、ヘルムホルツ構造はどちらも1つだけ設置しているにも関わらず、開口端がある図15の場合の方が吸収ピーク値が小さくなっていることが分かる。従って、吸収が効果的に発現せず、本願の請求項1、及び3に記載の発明の発明特定事項を満たしていない場合において、吸収が効率的に実現できていないことが分かる。
距離Lが、8[mm]であることをのぞいては、実施例1と同様であった。
比較例1-2においても、同様に、位相差θ求め、差分θ―πと、周波数との関係を求めた。その結果を図17に示す。
共鳴構造14の共鳴周波数は、上述したように、上記Zxの虚部が0となる周波数ということができる。この共鳴周波数は、実施例1と同様に2180Hzであった。
図17に示すグラフから、この共鳴周波数2180Hzにおいてθ-π≒2.6[rad.]であり、π/3より大きいことが分かる。即ち、|θ-π|>π/3となっているために、本願の請求項1に記載の発明の不等式(1)を満足しないことが分かる。
なお、半径30mmの音響管となる管体12における透過率、反射率、及び吸収率は、図9と同じで実施例1と同じであった。
また、図19に、防音構造体の反射係数rの絶対値|(Z1-Z0)/(Z1+Z0)|を実線で、開口端反射(開口端のみの場合の)の反射係数の絶対値|√(Rx(f))|を点線で示す。
図19に示すように、f<2858Hzの周波数領域において、上記式(2)を満足しない領域があり、比較例1-2は、ヘルムホルツ共鳴構造を設置した場合において、設置しない場合に比較して反射係数の絶対値が大きくなっている周波数領域がある、即ち、反射を効率的に抑制出来ていない。更に、図9と図18の吸収値を比較すると、ヘルムホルツ構造はどちらも1つだけ設置しているにも関わらず、開口端がある図18の場合の方が吸収ピーク値が小さくなっていることが分かる。従って、吸収が効果的に発現せず、本願の請求項1、及び3に記載の発明の発明特定事項を満たしていない場合において、吸収が効率的に実現できていないことが分かる。
断面積S1の管体12の半径が15mmであることを除いては、実施例1と同様であった。
実施例1-2においても、同様に、位相差θ求め、差分θ―πと、周波数との関係を求めた。その結果を図20に示す。
共鳴構造14の共鳴周波数は、上述したように、特性インピーダンスZxの虚部が0となる周波数ということができる。この共鳴周波数は、実施例1と同様に2180Hzであった。
図20に示すグラフから、この共鳴周波数2180Hzにおいてθ-π≒0.22[rad.]となっていることが分かる。即ち、|θ-π|>π/3であり、実施例1-2は、本願の請求項1の不等式(1)を満足していることが分かる。
図21に示すように、実施例1-2の半径が15mmの音響管では、特に、共鳴周波数2180Hz前後では、反射率Rが、吸収率Abよりも高くなっており、本願の請求項2は満足しないことが分かる。
なお、実施例1と同様の手順で、半径15mmの管体12における開口端反射率Rx(f)を求めた。その結果は、以下のようになった。
Rx(f)=-7.31E-15×f4+6.55E-11×f3-2.10E-7×f2+1.83E-5×f+1
図22に示すように、実施例1-2では、本願の請求項1を満足しており、共鳴構造14単独の場合よりも高い吸収率を実現できている。
しかしながら、元々共鳴構造14の反射率が大きいために、一定の反射率が残存している。したがって、本願の請求項2の要件を満たしている実施例1の場合の方が、より高い吸収を実現できることが分かる。
図23から、本発明の請求項1の不等式(1)の範囲を満たすπ/3以下の場合、即ち|θ-π|≦π/3の場合に高い吸収率が得られていることが分かる。
なお、共鳴構造14(共鳴型防音構造)単体での吸収率は、図23に一点鎖線で示す0.5より少し下である。また、図23には、共鳴構造14(共鳴型防音構造)を開口端部に設置した場合の最大吸収率も示す。
図24に実施例2の防音構造体10aを示す。
図24に示す防音構造体10aは、一方(入射側)の端部が剛体反射面52で、及び他方(出射側)の端部が開口部12cである管体12と、管体12の開口部12cの側の壁面に設置される共鳴構造14としてのヘルムホルツ共鳴構造20と,管体12の開口部12cに接続される管体16とを有する。
なお、図24に示す防音構造体10aは、実施例1に用いられる図1に示す防音構造体10と、管体12の長さLdが長く、一方(入射側)の端部が、剛体反射面52となっている点以外は、同一であるので、同一の構成要素には、同一の番号を付し、その説明は省略する。
管体12の長さLd=150mm、及び200mmの2種
管体12の開口管路12aの半径r1=30[mm]
管体12の開口管路12aの断面積S1=2827[mm2]
管体16の管路16aの半径r2=1000[mm]
管体16の管路16aの断面積S2=3.142×106[mm2]
共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22の中心:反射端1(R1))と、管体12の開口部12cとの距離L0=20mm
共鳴構造14(ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22の中心:反射端1(R1))と、開口端補正後の開口端(補正後の反射端2(R2))との距離L=38mm
ヘルムホルツ共鳴構造20aの共鳴穴22(9.5mm角)の断面積Sn=90.25[mm2]
ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴穴22の長さlc=5[mm]
ヘルムホルツ共鳴構造20の中空空間24の体積Vc=4000[mm3]
管体12の長さLdが150mmの場合である。したがって、管体12の導波路も、150mmとなる。
図25に、実施例2-1の防音構造体10aの管体12の音圧スペクトルを示す。即ち、図25は、共鳴構造14(共鳴型防音構造)が無い場合の防音構造体10aの音圧モードを表わすことになる。
図20に示す音圧スペクトルから、1次モードの共鳴周波数は、460Hz、2次モードの共鳴周波数は、1380Hz、3次モードの共鳴周波数は、2290Hz、4次モードの共鳴周波数は、3190Hzである。したがって、隣接する共鳴周波数の差分Δfは、約900Hz(Δf≒900Hz)となる。
即ち、2290Hz-900Hz=2065/4<2180Hz<2290Hz+900Hz/4=2515となる。
図26に、実施例2-1の防音構造体10aの挿入損失を示す。
図26に示すように、周波数2000Hz超から2500Hz迄において、特に、ヘルムホルツ共鳴構造20の共鳴周波数fr=2180Hz付近において、10dBを超過する高い挿入損失を得ることができていることが分かる。
管体12の長さLdが200mmの場合である。したがって、管体12の導波路も、200mmとなる。
図27に、実施例2-2の防音構造体10aの管体12の音圧スペクトルを示す。即ち、図27は、共鳴構造14(共鳴型防音構造)が無い場合の防音構造体10aの音圧モードを表わすことになる。
図20に示す音圧スペクトルから、1次モードの共鳴周波数は、360Hz、2次モードの共鳴周波数は、1090Hz、3次モードの共鳴周波数は、1810Hz、4次モードの共鳴周波数は、25300Hz、5次モードの共鳴周波数は、3520Hzである。したがって、隣接する共鳴周波数の差分Δfは、約720Hz(Δf≒720Hz)となる。
即ち、1810Hz-720Hz/4=1630<1810Hz+720Hz/4=2515<2180Hzとなる。
図28に、実施例2-2の防音構造体10aの挿入損失を示す。
図28に示すように、実施例2-2の防音構造体10aは、周波数1800Hzから2200Hz迄、及び周波数2300Hzから3200Hz迄において、低いが、3dB程度の挿入損失を得ることができていることが分かる。
以上から、本願の請求項7を満足する実施例2-1と、満足しない実施例2-2を比較すると、本願の請求項7を満足する実施例2-1の場合の方が、満足しない実施例2-2より挿入損失が大きくなっていることが分かる。
以上から、本発明の効果は明らかである。
12、16 管体
12a 開口管路
12b、12c 開口部
14 共鳴構造(共鳴型防音構造)
16a 管路
16b 端面
20 ヘルムホルツ共振構造
22 共鳴穴
24 中空空間
26 筺体
30 膜型共鳴構造
32 枠
33a 囲み部
33b 底部
34 孔部
36 膜
38 背面空間
40 気柱共鳴構造
42 開口
44 底面
46 管状体
50 ファン
52 剛体反射面
Claims (12)
- 開口部を有する管状の管体と、共鳴型防音構造と、からなる防音構造体であって、
前記共鳴型防音構造における反射波と、前記共鳴型防音構造を透過した透過波が前記開口部から反射される反射波との、前記共鳴型防音構造の上流側における位相差θが、前記共鳴型防音構造の共鳴周波数において、下記不等式(1)を満足することを特徴とする防音構造体。
|θ-π|≦π/3 …(1) - 前記共鳴型防音構造の、前記管体と同一太さの導波路中における単一での吸収率が、反射率よりも大きい請求項1に記載の防音構造体。
- 前記共鳴型防音構造から前記管体の前記開口部までの開口端補正を含む導波路距離をLとし、前記管体が有する導波路の平均断面積をS1、前記開口部による開口端反射率をRx(f)とするときに、下記式(3)で定義される音響インピーダンスZ1が、周波数fがf<c/(4×(√(S1/π))を満たす周波数範囲内において、複素平面上で、下記式(2)を満足する請求項1、又は2に記載の防音構造体。
A、B、C、及びDは、伝達マトリックスTを表わす下記式(4)で与えられる。
Z0=ρc/S1 …(5)
Sxは、下記式(6)で与えられる。
Sx=(1+Rx(f))/(1-Rx(f))×S1 …(6)
ZRは、前記共鳴型防音構造のインピーダンス、cは音速、ρは空気の密度、kは波数である。 - 前記管体の出口側界面が、開放空間と見做せる請求項1~3のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 前記共鳴型防音構造に加え、更に、少なくとも1つの共鳴型防音構造を有する請求項1~4のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 前記共鳴型防音構造は、前記開口部からλ/4以内に配置されている請求項1~5のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 前記管体が内部に騒音源を含み、前記共鳴型防音構造の共鳴周波数frが、前記騒音源を含む前記管体の共鳴周波数をfn(nは共鳴次数であり、正の整数)とし、前記騒音源を含む前記管体の隣りあう共鳴周波数の差分をΔfとするときに、下記式(7)を満足するnが存在する請求項1~6のいずれか1項に記載の防音構造体。
fn-Δf/4<fr<fn+Δf/4 …(7) - 前記共鳴型防音構造の共鳴周波数frと、前記騒音源を含む前記管体の共鳴周波数fnとが、一致している請求項7に記載の防音構造体。
- 前記騒音源が、ファンである請求項7、又は8に記載の防音構造体。
- 前記騒音源の騒音のスペクトルのピーク周波数と、前記共鳴型防音構造の共鳴周波数とが一致している請求項7~9のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 前記管体は、前記開口部に加え、更に、少なくとも1つの開口部を有する請求項1~10のいずれか1項に記載の防音構造体。
- 前記共鳴型防音構造が、膜型共鳴体、ヘルムホルツ共鳴体、又は気柱共鳴体である請求項1~11のいずれか1項に記載の防音構造体。
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