JP7507818B2 - 移動体の吸音装置 - Google Patents
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Description
本発明は、車両や飛行機等の移動体の室内空間の騒音を吸音する移動体の吸音装置に関するものである。
車両や飛行機等の移動体の室内には、エンジンの回転振動や走行振動等が騒音となって伝達されることがある。この種の騒音の対策として、共鳴管や共鳴箱を用いた共鳴器型の吸音装置や、薄板や膜を用いた板振動型の吸音装置等が各種案出されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1には、管路長を調整可能な共鳴管を用いたサイドブランチ型の吸音装置が開示されている。この吸音装置の共鳴管は、管路の一端部が室内空間に臨んで配置され、管路の他端部側に移動可能な底面が設けられている。この吸音装置は、共鳴管の内部の空気が管路長に応じた周波数(波長)の音に共振し、その共鳴管の内部の空気の共振振動が室内空間の騒音振動と干渉することにより、室内空間の騒音を減衰させる。
しかし、特許文献1に開示されるようなサイドブランチ型の吸音装置は、狙いとする低周波数域の室内音を低減しようとすると、共鳴管の管路長を長くせざるを得ない。このため、この種の吸音装置では、吸音装置全体が大型・重量化し易く、この点の改善が求められている。
また、薄板や膜を用いた板振動型の吸音装置は、室内空間の騒音の音圧を受けたときに振動板を充分に振動させようとすると、振動板の面積を大きくせざるを得ない。このため、この種の吸音装置では、振動板の設置面積が大きくなり、結果として吸音装置全体が大型・重量化してしまう。
そこで本発明は、装置の大型・重量化を招くことなく、室内空間の騒音を効率良く吸音することができる移動体の吸音装置を提供しようとするものである。
本発明の一態様に係る移動体の吸音装置は、管路(例えば、実施形態の管路12)の一端部(例えば、実施形態の一端部12a)が室内空間(例えば、実施形態の室内空間10)に臨んで配置される共鳴管(例えば、実施形態の共鳴管11)と、一方の面(例えば、実施形態の表面13a)が前記室内空間に臨んで配置され、他方の面(例えば、実施形態の裏面13b)が前記共鳴管の他端部(例えば、実施形態の他端部12b)の内部空間に臨んで配置される弾性率可変膜(例えば、実施形態の弾性率可変膜13)と、前記弾性率可変膜の弾性率を調整する調整部(例えば、実施形態の電圧調整部30)と、を備えていることを特徴とする。
上記の構成により、共鳴管は、他端部の弾性率可変膜の弾性率が任意の値に設定されていると、共鳴管内の気柱が室内空間の所定周波数域の騒音に共振する。共鳴管は、共振振動が室内空間の所定周波数域の騒音と干渉することにより、室内空間の騒音のエネルギーを減衰(消費)する。また、弾性率可変膜は、室内空間の騒音振動を受けて振動し、振動に伴う弾性率可変膜の内部摩擦によって室内空間の騒音のエネルギーを減衰(消費)する。また、共鳴管の管路長等を適切に設定することにより、弾性率可変膜が室内空間から直接受ける騒音振動の圧力位相と、共鳴管を通して弾性率可変膜の裏面(室内空間に臨む側と逆側の面)で受ける騒音振動の圧力位相を逆位相にすることができる。こうして弾性率可変膜の表裏に作用する振動の圧力位相が逆位相になると、弾性率可変膜の振幅が増幅され、それにより室内空間の騒音のエネルギーが効率良く減衰(消費)される。
ここで、弾性率可変膜は、調整部によって弾性率を変化させることができる。調整部によって共鳴管の他端部の弾性率可変膜の弾性率を減少させると、共鳴管内の気柱振動の腹の位置が仮想的に共鳴管の実際の他端部の位置よりも外側(室内空間側)に延びる。この結果、減衰する室内空間の騒音の周波数を減少させることが可能になる。このことは、逆に減衰対象の騒音の周波数が同じであれば、共鳴管の管路長を短くできることを意味する。したがって、本構成を採用した場合には、弾性率可変膜の弾性率を調整部によって減少させることにより、吸音装置をより小型・軽量化することができる。
ここで、弾性率可変膜は、調整部によって弾性率を変化させることができる。調整部によって共鳴管の他端部の弾性率可変膜の弾性率を減少させると、共鳴管内の気柱振動の腹の位置が仮想的に共鳴管の実際の他端部の位置よりも外側(室内空間側)に延びる。この結果、減衰する室内空間の騒音の周波数を減少させることが可能になる。このことは、逆に減衰対象の騒音の周波数が同じであれば、共鳴管の管路長を短くできることを意味する。したがって、本構成を採用した場合には、弾性率可変膜の弾性率を調整部によって減少させることにより、吸音装置をより小型・軽量化することができる。
移動体の吸音装置は、騒音の周波数を検知する周波数検知部(例えば、実施形態の周波数検知部35)をさらに備え、前記調整部は、前記周波数検知部によって検知される騒音の周波数に応じて前記弾性率可変膜の弾性率を増減させるようにしても良い。
この場合、周波数検知部によって検知した騒音の周波数に応じて、調整部が弾性率可変膜の弾性率を増減させることにより、吸音可能な周波数域を変化させることが可能になる。このため、本構成を採用した場合には、発生する騒音に応じて広範囲の周波数域の騒音を吸音することができる。
前記調整部は、前記周波数検知部によって検知される騒音の周波数が高いほど弾性率可変膜の弾性率を増大させ、前記周波数検知部によって検知される騒音の周波数が低いほど弾性率可変膜の弾性率を減少させるようにしても良い。
この場合、周波数検知部によって検知される騒音の周波数に応じて弾性率可変膜の弾性率を吸音可能な最適な弾性率に設定することができる。このため、本構成を採用した場合には、広範囲の周波数域の騒音を精度良く吸音することができる。
前記弾性率可変膜は、外部からの刺激によって膜厚を調整可能な材料から成り、前記調整部は、前記弾性率可変膜に膜厚を増減させる刺激を付与するようにしても良い。
この場合、調整部が、電圧や電荷等の膜厚を増減させる刺激を弾性率可変膜に付与することにより、弾性率可変膜の弾性率を適切に設定することができる。このため、本構成を採用した場合には、吸音対象の周波数域の騒音を良好に吸音することができる。
前記調整部は、前記弾性率可変膜に張力を増減させる伸縮方向の力を付与する伸縮装置(例えば、実施形態の伸縮装置40)によって構成されるようにしても良い。
この場合、調整部である伸縮装置が弾性率可変膜に張力を増減させる伸縮方向の力を付与することにより、弾性率可変膜の張力を変更し、弾性率可変膜の弾性率を適切に設定することができる。このため、本構成を採用した場合には、吸音対象の周波数域の騒音を良好に吸音することができる。
また、本構成では、弾性率可変膜に対して、伸縮装置によって伸縮方向の物理的な力を付与するものであるため、弾性率可変膜を入手の容易な安価な材料によって構成しても、弾性率可変膜の弾性率を良好に増減調整することができる。したがって、本構成を採用した場合には、吸音装置の製品コストを低減することができる。
また、本構成では、弾性率可変膜に対して、伸縮装置によって伸縮方向の物理的な力を付与するものであるため、弾性率可変膜を入手の容易な安価な材料によって構成しても、弾性率可変膜の弾性率を良好に増減調整することができる。したがって、本構成を採用した場合には、吸音装置の製品コストを低減することができる。
移動体の吸音装置は、長さの異なる前記共鳴管を複数備え、各前記共鳴管に対応する前記弾性率可変膜と前記調整部が夫々設けられるようにしても良い。
この場合、長さの異なる共鳴管の組み合わせにより、様々な周波数域の騒音を精度良く吸音することが可能になる。
本発明の一態様に係る移動体の吸音装置は、弾性率可変膜の一方の面が室内空間から直接受ける圧力振動と、共鳴管を通して弾性率可変膜の他方の面が受ける逆位相の圧力振動と、による差圧によって、弾性率可変膜の振幅を増幅させることができる。さらに、本発明に係る移動体の吸音装置は、調整部によって弾性率可変膜の弾性率を低下させることにより、共鳴管の管路長を長くすることなく低周波数域の騒音を低減させることができる。したがって、本発明の一態様に係る移動体の吸音装置を採用した場合には、装置の大型・重量化を招くことなく室内空間の騒音を効率良く吸音することができる。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下で説明する各実施形態では、共通部分に同一符号を付し、重複する説明を一部省略するものとする。
<第1実施形態>
図1は、本実施形態の移動体の吸音装置1(以下、「吸音装置1」と称する。)の概略構成図である。図2は、吸音装置1の断面図である。
本実施形態の吸音装置1は、航空機や車両等の移動体に適用される。吸音装置1は、一部が移動体の室内空間10に臨んで配置されている。具体的には、吸音装置1は、例えば、図1,図2に示すように、室内空間10を構成する室内の任意の壁10wに設置されている。吸音装置1は、管路12の一端部12aが室内空間10に臨むように室内の壁10wに連結された共鳴管11と、一方の面13a(以下「表面13a」と称する。)が室内空間10に臨むように壁10wに設置された弾性率可変膜13(振動膜)と、を備えている。
本実施形態では、共鳴管11は、壁10wの外側に配置されている。ただし、共鳴管11は、壁10wの内側(室内側)に配置することも可能である。
図1は、本実施形態の移動体の吸音装置1(以下、「吸音装置1」と称する。)の概略構成図である。図2は、吸音装置1の断面図である。
本実施形態の吸音装置1は、航空機や車両等の移動体に適用される。吸音装置1は、一部が移動体の室内空間10に臨んで配置されている。具体的には、吸音装置1は、例えば、図1,図2に示すように、室内空間10を構成する室内の任意の壁10wに設置されている。吸音装置1は、管路12の一端部12aが室内空間10に臨むように室内の壁10wに連結された共鳴管11と、一方の面13a(以下「表面13a」と称する。)が室内空間10に臨むように壁10wに設置された弾性率可変膜13(振動膜)と、を備えている。
本実施形態では、共鳴管11は、壁10wの外側に配置されている。ただし、共鳴管11は、壁10wの内側(室内側)に配置することも可能である。
弾性率可変膜13は、例えば、図2に示すように、室内空間10の壁10wに設けられた連通口14の外側(車外側)に取り付けられている。連通口14は、弾性率可変膜13の実効振動面積(室内空間10内の音波を受けて実際に振動する部分の面積)とほぼ同サイズの円形形状に形成されている。
弾性率可変膜13は、例えば、圧電フィルム(高分子強誘電フィルム)や圧電セラミックス(チタン酸ジルコン酸鉛)等によって構成されている。本実施形態の弾性率可変膜13は、表面13aと裏面13bに配置した電極(符号省略)に電圧を付与することにより、膜の弾性率を増減調整する。本実施形態では、弾性率可変膜13に接続される電気回路に電源28と電圧調整部30が直列に接続されている。電圧調整部30は、室内空間10の騒音の周波数を検知する周波数検知部35の検知信号を受け、検知信号に応じた電圧を弾性率可変膜13に出力する。
なお、周波数検知部35は、騒音の周波数を直接検知する装置であっても良いが、騒音の周波数を間接的に検知する装置であっても良い。例えば、室内空間10の主な騒音が航空機や車両の駆動源であるエンジンやモータ等の振動である場合には、駆動源の回転数を計測することによって騒音の周波数を間接的に検知するようにしても良い。
なお、周波数検知部35は、騒音の周波数を直接検知する装置であっても良いが、騒音の周波数を間接的に検知する装置であっても良い。例えば、室内空間10の主な騒音が航空機や車両の駆動源であるエンジンやモータ等の振動である場合には、駆動源の回転数を計測することによって騒音の周波数を間接的に検知するようにしても良い。
具体的には、電圧調整部30は、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数が高いほど弾性率可変膜13に付与する電圧を増大させ、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数が低いほど弾性率可変膜13に付与する電圧を減少させる。これにより、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数が高いほど弾性率可変膜13の弾性率が増大し、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数が低いほど弾性率可変膜13の弾性率が減少する。
また、図2に示すように、室内空間10の壁10wのうちの、弾性率可変膜13の臨む連通口14と離間した位置には、連通口14よりも開口面積の小さい別の連通口15か設けられている。連通口15には、共鳴管11の管路12の一端部12aが接続されている。共鳴管11の管路12は、連通口15から、壁10wから離間する方向に延びた後に、壁10wと平行に連通口14と対向する位置まで屈曲して延びている。共鳴管11の管路12は、さらに連通口14と対向する位置において連通口14の方向に屈曲して延びている。管路12の他端部12bは、連通口14の方向に向かって内部の開口面積が次第に拡大(漸増)している。以下、管路12の他端部12bのうちの、内部の開口面積が次第に拡大する領域を「テーパ部20」と称する。管路12の他端部12bは、弾性率可変膜13の外周縁部を挟み込むかたちで、室内空間10の壁10wに結合されている。
管路12の他端部12bに挟み込まれる形で室内空間10の壁10wに固定された弾性率可変膜13は、室内空間10に臨む側と逆側の面13b(以下、「裏面13b」と称する。)が共鳴管11の管路12の他端部12bの内部空間に臨んでいる。具体的には、弾性率可変膜13の裏面13bは、管路12の他端部12bのうちの、テーパ部20の内部空間に臨んでいる。なお、弾性率可変膜13の裏面13bと管路12の他端部12bの間は密閉されている。
ここで、吸音装置1の共鳴管11は、管路12の一端部12aから入力される室内空間10内の騒音のうちの、所定周波数域の振動に共振する。また、共鳴管11の管路12内に入力された騒音振動は、管路12の他端部12bにおいて、弾性率可変膜13の裏面13bに当たる。このとき、共鳴管11の管路長等を適切に設定しておくことにより、弾性率可変膜13の表面13aが室内空間10から直接受ける騒音振動の圧力位相と、共鳴管11を通して弾性率可変膜13の裏面13bで受ける騒音振動の圧力位相を逆位相にすることができる。これにより、弾性率可変膜13の表裏に作用する振動圧力に位相差を持たせることができる。本実施形態の吸音装置1では、弾性率可変膜13の振動は、弾性率可変膜13の表裏に作用する振動圧力の位相差によって振幅が増幅される。
また、弾性率可変膜13は、前述のように電圧調整部30によって弾性率を変化させることができる。そして、電圧調整部30によって共鳴管11の他端部12bの弾性率可変膜13の弾性率を減少させると、共鳴管11内の気柱振動の腹の位置が仮想的に共鳴管11の実際の他端部の位置よりも外側(室内空間10側)に延びる。したがって、電圧調整部30によって弾性率可変膜13の弾性率を減少させることにより、減衰する室内空間10の騒音の周波数を減少させることができる。また、減衰対象の騒音の周波数が同じである場合には、共鳴管11の管路長を短くすることができる。
また、電圧調整部30によって共鳴管11の他端部12bの弾性率可変膜13の弾性率を増大させた場合には、共鳴管11内の気柱振動の腹の位置が仮想的に共鳴管11の実際の他端部の位置よりも内側(室内空間10から離間する側)に縮む。したがって、電圧調整部30によって弾性率可変膜13の弾性率を増大させることにより、減衰する室内空間10の騒音の周波数を増大させることができる。
また、電圧調整部30によって共鳴管11の他端部12bの弾性率可変膜13の弾性率を増大させた場合には、共鳴管11内の気柱振動の腹の位置が仮想的に共鳴管11の実際の他端部の位置よりも内側(室内空間10から離間する側)に縮む。したがって、電圧調整部30によって弾性率可変膜13の弾性率を増大させることにより、減衰する室内空間10の騒音の周波数を増大させることができる。
以上の構成において、弾性率可変膜13の弾性率が電圧調整部30によって所定値に設定されているときに、外部から入力される騒音によって室内空間10の空気が振動すると、共鳴管11が室内空間10の空気の所定周波数域の振動に共振する。これにより、共鳴管11内の空気の共振振動は、管路12の一端部12a側において、室内空間10の所定周波数域の振動(騒音)と干渉する。これにより、室内空間10の所定周波数域の振動(騒音)のエネルギーが減衰される。
また、このとき、表面13aが室内空間10に臨む弾性率可変膜13は、室内空間10の空気の振動を受けて振動する。さらに、弾性率可変膜13の裏面13b側には、共鳴管11の管路12の一端部12a側から管路12の内度を通っての他端部12bに達した振動が当たる。これにより、弾性率可変膜13は、表裏の振動を受け、増幅された大きな振幅で振動することになる。このとき、弾性率可変膜13の内部摩擦により、室内空間10の空気の振動エネルギーが大きく減衰される。
本実施形態の吸音装置1は、弾性率可変膜13の表面13aが室内空間10から直接受ける振動と、共鳴管11を通して弾性率可変膜13の裏面13bで受ける振動とに位相差を作り、弾性率可変膜13の振幅を増幅させることができる。このため、共鳴管11による所定周波数域の空気の振動(騒音)に対する干渉効果と、振幅を増幅された弾性率可変膜13による振動減衰効果によって室内空間10の騒音を効率良く吸音することができる。そして、弾性率可変膜13による大きな振動減衰効果は、弾性率可変膜13の大型化を招くことなく得ることができる。
図3は、本実施形態の吸音装置1を採用した場合の騒音減衰効果(減音効果)を示す音圧-周波数特性図である。図3中の実線は、吸音装置1を採用した場合の特性図であり、点線は、吸音装置1を採用しない場合の特性図である。
同図に示すように、本実施形態の吸音装置1を採用した場合には、周波数域(ほぼ340Hz~370Hz)の室内空間10の騒音を大きく減圧することができる。
したがって、本実施形態の吸音装置1を採用した場合には、装置の大型・重量化を招くことなく室内空間10の騒音を効率良く吸音でき、静粛性の向上と車両のエネルギー効率の改善を図ることができる。
同図に示すように、本実施形態の吸音装置1を採用した場合には、周波数域(ほぼ340Hz~370Hz)の室内空間10の騒音を大きく減圧することができる。
したがって、本実施形態の吸音装置1を採用した場合には、装置の大型・重量化を招くことなく室内空間10の騒音を効率良く吸音でき、静粛性の向上と車両のエネルギー効率の改善を図ることができる。
また、本実施形態の吸音装置1は、共鳴管11の管路12の他端部12bの内部の開口面積が弾性率可変膜13に向かって漸増するように形成されている。このため、弾性率可変膜13の裏面13bに臨む共鳴管11の管路端が急激に拡大することによる弾性率可変膜13の裏面の面内方向における圧力の変動を抑制することができる。したがって、本構成を採用した場合には、吸音装置1による吸音効果の低下を抑制することができる。
また、本実施形態の吸音装置1は、共鳴管の他端部に配置される振動膜が弾性率可変膜13によって構成され、弾性率可変膜13の弾性が電圧調整部30によって調整可能とされている。このため、電圧調整部30によって弾性率可変膜13の弾性率を低下させることにより、共鳴管11の実際の管路長を長くすることなく低周波数域の騒音を低減させることができる。したがって、本実施形態の吸音装置1を採用した場合には、室内空間10の騒音を効率良く吸音しつつ、装置のさらなる小型・軽量化を図ることができる。
図4は、弾性率可変膜13の膜厚と共鳴管11の固有振動数(共振振動数)の関係を示す特性図である。
同図に示すように、弾性率可変膜13の膜厚を減少させた場合には、共鳴管11の1次モードの振動(基本振動)と3次モードの振動(3倍振動)はいずれも減少する。
したがって、本実施形態の吸音装置を採用した場合には、共鳴管11の実際の管路長を延ばすことなく、室内空間10の騒音を効率良く吸音することができる。
同図に示すように、弾性率可変膜13の膜厚を減少させた場合には、共鳴管11の1次モードの振動(基本振動)と3次モードの振動(3倍振動)はいずれも減少する。
したがって、本実施形態の吸音装置を採用した場合には、共鳴管11の実際の管路長を延ばすことなく、室内空間10の騒音を効率良く吸音することができる。
さらに、本実施形態の吸音装置1は、騒音の周波数を検知する周波数検知部35を備え、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数に応じて電圧調整部30が弾性率可変膜13の弾性率を増減させる。このため、実際の騒音の周波数に応じて吸音可能な周波数域を変化させることができる。したがって、本構成を採用した場合には、発生する騒音に応じて広範囲の周波数域の騒音を吸音することができる。
具体的には、吸音装置1の電圧調整部30は、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数が高いほど弾性率可変膜13の弾性率を増大させ、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数が低いほど弾性率可変膜13の弾性率を減少させる。このため、周波数検知部35によって検知される騒音の周波数に応じて弾性率可変膜13の弾性率を吸音可能な最適な弾性率に設定することができる。したがって、本構成を採用した場合には、広範囲の周波数域の騒音を精度良く吸音することができる。
また、本実施形態の吸音装置1は、弾性率可変膜13が、圧電フィルム(高分子強誘電フィルム)や圧電セラミックス(チタン酸ジルコン酸鉛)等の外部からの刺激(電圧)を受けて膜厚を増減調整できる材料によって構成されている。弾性率可変膜13は、電圧調整部30を通して付与される電圧によって膜厚が増減し、その結果、弾性率が増減調整される。したがって、本構成を採用した場合には、弾性率可変膜13の弾性率を適切に設定し、吸音対象の周波数域の騒音を良好に吸音することができる。
なお、ここでは、弾性率可変膜13として、付与する電圧によって膜厚が変化する圧電フィルム(高分子強誘電フィルム)や圧電セラミックス(チタン酸ジルコン酸鉛)を例示しているが、弾性率可変膜13はこれに限定されない。例えば、表裏に電荷を帯電可能な高分子膜等を用い、表裏に帯電する電荷量を調整するによって膜厚を増減調整するようにしても良い。この場合、電荷が、膜厚を増減調整するための外部から刺激となる。
なお、ここでは、弾性率可変膜13として、付与する電圧によって膜厚が変化する圧電フィルム(高分子強誘電フィルム)や圧電セラミックス(チタン酸ジルコン酸鉛)を例示しているが、弾性率可変膜13はこれに限定されない。例えば、表裏に電荷を帯電可能な高分子膜等を用い、表裏に帯電する電荷量を調整するによって膜厚を増減調整するようにしても良い。この場合、電荷が、膜厚を増減調整するための外部から刺激となる。
<第2実施形態>
図5は、本実施形態の吸音装置1Aの概略構成図である。
本実施形態の吸音装置1Aは、共鳴管11等の基本構成は第1実施形態のものと同様であるが、弾性率可変膜13Aと、弾性率可変膜13Aの弾性率を増減調整する調整部の構成が第1実施形態のものと異なっている。
本実施形態の弾性率可変膜13Aは、外部から膜厚と直交する方向の伸縮力を受けて膜厚が増減する膜材によって構成されている。膜材は、例えば、高分子膜によって構成されている。また、本実施形態の調整部は、弾性率可変膜13Aに膜厚と直交する方向の伸縮力を付与する伸縮装置40によって構成されている。伸縮装置40は、弾性率可変膜13Aに付与する張力を調整できるものであれば、特に構造は限定されない。伸縮装置40は、例えば、電磁アクチュエータ等によって構成することができる。
本実施形態では、弾性率可変膜13Aの張力を増大させることによって弾性率可変膜13Aの弾性率を高め、弾性率可変膜13Aの張力を減少させることによって弾性率可変膜13Aの弾性率を低下させる。
図5は、本実施形態の吸音装置1Aの概略構成図である。
本実施形態の吸音装置1Aは、共鳴管11等の基本構成は第1実施形態のものと同様であるが、弾性率可変膜13Aと、弾性率可変膜13Aの弾性率を増減調整する調整部の構成が第1実施形態のものと異なっている。
本実施形態の弾性率可変膜13Aは、外部から膜厚と直交する方向の伸縮力を受けて膜厚が増減する膜材によって構成されている。膜材は、例えば、高分子膜によって構成されている。また、本実施形態の調整部は、弾性率可変膜13Aに膜厚と直交する方向の伸縮力を付与する伸縮装置40によって構成されている。伸縮装置40は、弾性率可変膜13Aに付与する張力を調整できるものであれば、特に構造は限定されない。伸縮装置40は、例えば、電磁アクチュエータ等によって構成することができる。
本実施形態では、弾性率可変膜13Aの張力を増大させることによって弾性率可変膜13Aの弾性率を高め、弾性率可変膜13Aの張力を減少させることによって弾性率可変膜13Aの弾性率を低下させる。
また、伸縮装置40は、制御部41によって制御される。制御部41には、室内空間10の騒音の周波数を検知する周波数検知部35が接続されている。制御部41は、周波数検知部35の検知信号を受け、弾性率可変膜13Aの弾性率を検知信号に応じた値に調整する。
本実施形態の吸音装置1Aは、弾性率可変膜13Aと、調整部(伸縮装置40)の構成は異なるものの、その他の基本構成は第1実施形態とほぼ同様とされている。このため、本実施形態の吸音装置1Aは、前述した第1実施形態とほぼ同様の効果を得ることができる。
ただし、本実施形態の吸音装置1Aは、調整部が、弾性率可変膜13Aに物理的に力を付与する伸縮装置40によって構成されている。このため、弾性率可変膜13Aを入手の容易な安価な材料によって構成しても、弾性率可変膜13Aの弾性率を良好に増減調整することができる。したがって、本構成を採用した場合には、吸音装置1Aの製品コストを低減することができる。
<第3実施形態>
図6は、本実施形態の吸音装置101の正面図(室内空間10の壁10wの外側から見た図)であり、図7は、吸音装置101の図6のVII-VII線に沿う断面図である。
室内空間10の壁10wには、上記の各実施形態と同様に連通口14,15が設けられている。一方の連通口14の外周縁部には、円形形状の弾性率可変膜13が取り付けられている。弾性率可変膜13の実効振動面積は連通口14の内径とほぼ同サイズとされている。他方の連通口15には、共鳴管111の管路112の一端部112aが連結されている。
弾性率可変膜13は、第1実施形態と同様のものが用いられている。また、弾性率可変膜13の弾性率を増減調整する電圧調整部30は、第1実施形態と同様に周波数検知部35の検知信号に応じて電圧を調整する。ただし、弾性率可変膜や調整部は、第2実施形態と同様のものを用いることも可能である。
図6は、本実施形態の吸音装置101の正面図(室内空間10の壁10wの外側から見た図)であり、図7は、吸音装置101の図6のVII-VII線に沿う断面図である。
室内空間10の壁10wには、上記の各実施形態と同様に連通口14,15が設けられている。一方の連通口14の外周縁部には、円形形状の弾性率可変膜13が取り付けられている。弾性率可変膜13の実効振動面積は連通口14の内径とほぼ同サイズとされている。他方の連通口15には、共鳴管111の管路112の一端部112aが連結されている。
弾性率可変膜13は、第1実施形態と同様のものが用いられている。また、弾性率可変膜13の弾性率を増減調整する電圧調整部30は、第1実施形態と同様に周波数検知部35の検知信号に応じて電圧を調整する。ただし、弾性率可変膜や調整部は、第2実施形態と同様のものを用いることも可能である。
本実施形態の共鳴管111の管路112は、図7に示すように、ほぼ正方形状の断面形状に形成されている。そして、共鳴管111の管路112は、他端部112b側を渦巻き中心とする渦巻き形状に形成されている。円形形状の弾性率可変膜13は、膜面の中心が共鳴管111の渦巻き中心とほぼ合致するように配置されている。本実施形態の共鳴管111は、渦巻き状に周回する管路112の内層の管路部の外周面に外層の管路部の内周面が接するように形成されている。このため、本実施形態の共鳴管111の管路112は、全体形状が所定厚みを持つ円板状のブロック形状に形成されている。
ただし、共鳴管11の管路112の一端部112aと他端部112bは、円板状のブロック形状部から室内空間10の壁10wの方向に向かって屈曲して延びている。管路112の他端部112bには、上記の実施形態と同様に、連通口14の方向に向かって内部の開口面積が漸増するテーパ部20が形成されている。
ただし、共鳴管11の管路112の一端部112aと他端部112bは、円板状のブロック形状部から室内空間10の壁10wの方向に向かって屈曲して延びている。管路112の他端部112bには、上記の実施形態と同様に、連通口14の方向に向かって内部の開口面積が漸増するテーパ部20が形成されている。
本実施形態の吸音装置101は、基本的な構成は上記の実施形態と同様であるため、上記の実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
また、本実施形態の吸音装置101は、共鳴管111が管路112の他端部112bを渦巻き中心とする渦巻き形状に形成されているため、共鳴管111の占有スペースの増大を抑制しつつ、共鳴管111の充分な管路長を確保することができる。
なお、本実施形態では、共鳴管111が管路112の他端部112b側(連通口14側)を渦巻き中心とする渦巻き形状に形成されているが、共鳴管111は、管路112の一端部112a側(連通口15側)を渦巻き中心とする渦巻き形状であっても良い。
また、本実施形態の吸音装置101は、共鳴管111が管路112の他端部112bを渦巻き中心とする渦巻き形状に形成されているため、共鳴管111の占有スペースの増大を抑制しつつ、共鳴管111の充分な管路長を確保することができる。
なお、本実施形態では、共鳴管111が管路112の他端部112b側(連通口14側)を渦巻き中心とする渦巻き形状に形成されているが、共鳴管111は、管路112の一端部112a側(連通口15側)を渦巻き中心とする渦巻き形状であっても良い。
ただし、本実施形態のように、共鳴管111を、管路112の他端部112bが渦巻き中心となる渦巻き形状に形成した場合には、円板形状の弾性率可変膜13を、膜面の中心が共鳴管111の中心と合致する位置に配置することにより、共鳴管111と弾性率可変膜13をコンパクトに集約して配置することができる。したがって、本構成を採用した場合には、吸音装置101全体をより小型化することができる。
また、上記の例では、渦巻き状に周回する管路112の内層の管路部の外周面に外層の管路部の内周面が接するように共鳴管111が形成されているが、管路112は隙間をあけて旋回する形状であっても良い。
また、上記の例では、渦巻き状に周回する管路112の内層の管路部の外周面に外層の管路部の内周面が接するように共鳴管111が形成されているが、管路112は隙間をあけて旋回する形状であっても良い。
<第4実施形態>
図8は、本実施形態の吸音装置201の第3実施形態の図7と同様の断面図である。
室内空間10の壁10wには、上記の各実施形態と同様に連通口14,15が設けられている。連通口14の外周縁部には、円形形状の弾性率可変膜13が取り付けられ、他方の連通口15には、共鳴管211の管路212の一端部212a側が連結されている。弾性率可変膜13の実効振動面積は連通口14の内径とほぼ同サイズとされている。
弾性率可変膜13は、第1実施形態と同様のものが用いられている。また、電圧調整部30は、第1実施形態と同様に周波数検知部35の検知信号に応じて調整される。ただし、弾性率可変膜や調整部は、第2実施形態と同様のものを用いることも可能である。
図8は、本実施形態の吸音装置201の第3実施形態の図7と同様の断面図である。
室内空間10の壁10wには、上記の各実施形態と同様に連通口14,15が設けられている。連通口14の外周縁部には、円形形状の弾性率可変膜13が取り付けられ、他方の連通口15には、共鳴管211の管路212の一端部212a側が連結されている。弾性率可変膜13の実効振動面積は連通口14の内径とほぼ同サイズとされている。
弾性率可変膜13は、第1実施形態と同様のものが用いられている。また、電圧調整部30は、第1実施形態と同様に周波数検知部35の検知信号に応じて調整される。ただし、弾性率可変膜や調整部は、第2実施形態と同様のものを用いることも可能である。
本実施形態の共鳴管211の管路212は、相互に平行な二辺が残余の二辺よりも長い略長方形状の断面形状に形成されている。共鳴管211は、管路212の主要部が当該管路212の断面の短辺側で折り重なるように一端部212aと他端部212bの間が折り畳み形状(蛇行形状)に形成されている。具体的には、図8に示す例では、共鳴管211の管路212は、紙面の奥行方向が長辺となる略長方形状の断面形状に形成され、一端部212aを除く管路212の主要部は、断面の短辺側で折り重なるように上下に複数回折り返されている。
本実施形態の共鳴管211は、室内空間10の壁10wの外側においては、比較的長尺な管路幅を持つ管路212が上下に複数回折り返された形状とされている。複数回折り返された管路212の中途部同士は管路幅のほほ全域でほぼ接している。このため、本実施形態の共鳴管211の管路212は、全体形状が矩形状のブロック形状に形成されている。
なお、管路212の他端部212bには、上記の各実施形態と同様に、連通口14の方向に向かって内部の開口面積が漸増するテーパ部20が形成されている。
なお、管路212の他端部212bには、上記の各実施形態と同様に、連通口14の方向に向かって内部の開口面積が漸増するテーパ部20が形成されている。
本実施形態の吸音装置201は、基本的な構成は上記の各実施形態と同様であるため、上記の各実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
また、本実施形態の吸音装置201は、比較的長尺な管路幅を持つ共鳴管211の管路212が上下に複数回折り返されている。このため、共鳴管211の管路幅を充分に確保しつつ、共鳴管211の占有スペースの増大の抑制と共鳴管211の充分な管路長の確保を図ることができる。したがって、本構成の吸音装置201を採用した場合には、装置全体の大型・重量化を抑制しつつ、共鳴管211の充分な管路幅によってより広い周波数域の騒音振動を減衰させることができる。
また、本実施形態の吸音装置201は、比較的長尺な管路幅を持つ共鳴管211の管路212が上下に複数回折り返されている。このため、共鳴管211の管路幅を充分に確保しつつ、共鳴管211の占有スペースの増大の抑制と共鳴管211の充分な管路長の確保を図ることができる。したがって、本構成の吸音装置201を採用した場合には、装置全体の大型・重量化を抑制しつつ、共鳴管211の充分な管路幅によってより広い周波数域の騒音振動を減衰させることができる。
なお、上記の第4実施形態では、管路212が略長方形状の断面形状に形成されているが、管路212の断面形状は、略長方形状以外の形状であっても良い。また、管路212は、一端部212aと他端部212bの間を単純に蛇行する形状としても良い。
<第5実施形態>
図9は、本実施形態の吸音装置301の一部を示す斜視図である。
上記の各実施形態の吸音装置1(1A,101,201)は、室内空間10の壁10wに共鳴管11(111,211)が一つのみ設けられているが、本実施形態の吸音装置301は、長さの異なる複数の共鳴管311A,311B,311Cを備えている。各共鳴管311A,311B,311Cは、上記の実施形態と同様に室内空間の壁に設けられている。また、各共鳴管311A,311B,311Cの他端部には、上述した各実施形態と同様の弾性率可変膜(図示せず)が取り付けられている。
図9は、本実施形態の吸音装置301の一部を示す斜視図である。
上記の各実施形態の吸音装置1(1A,101,201)は、室内空間10の壁10wに共鳴管11(111,211)が一つのみ設けられているが、本実施形態の吸音装置301は、長さの異なる複数の共鳴管311A,311B,311Cを備えている。各共鳴管311A,311B,311Cは、上記の実施形態と同様に室内空間の壁に設けられている。また、各共鳴管311A,311B,311Cの他端部には、上述した各実施形態と同様の弾性率可変膜(図示せず)が取り付けられている。
管路長の最も長い共鳴管311Aは、減衰対象の騒音の1次モードの振動(基本振動)と共振する固有振動数となるように設定されている。この共鳴管311Aは、1次モードの振動(基本振動)のほかに3次モードの振動(3倍振動)や5次モードの振動(5倍振動)にも共振し、これらの周波数の振動も減衰することができる。
これに対し、次に長さの長い共鳴管311Bは、共鳴管311Aの基本振動の2倍の振動と共振する固有振動数となるように設定されており、最も短い共鳴管311Cは、共鳴管311Aの基本振動の4倍の振動と共振する固有振動数となるように設定されている。
これに対し、次に長さの長い共鳴管311Bは、共鳴管311Aの基本振動の2倍の振動と共振する固有振動数となるように設定されており、最も短い共鳴管311Cは、共鳴管311Aの基本振動の4倍の振動と共振する固有振動数となるように設定されている。
本実施形態の吸音装置301は、上述した第1実施形態や第2実施形態と同様の構成を備えているため、これらの実施形態と同様の基本的な効果を得ることができる。
ただし、本実施形態の吸音装置301は、長さの異なる複数の共鳴管311A,311B,311Cを備えているため、様々な周波数域の騒音を精度良く吸音することが可能になる。特に、本実施形態のように、一つの共鳴管311Aの固有振動数の2倍の振動と共振する固有振動数を持つ共鳴管311Bと、4倍の振動と共振する固有振動数を持つ共鳴管311Cを設けた場合には、1次、2次、3次…と連続した次数成分の振動を効果的に減衰することができる。このため、連続した次数成分の騒音が発生し易いプロペラ等の回転系振動に対しても騒音を有効に吸音することができる。
ただし、本実施形態の吸音装置301は、長さの異なる複数の共鳴管311A,311B,311Cを備えているため、様々な周波数域の騒音を精度良く吸音することが可能になる。特に、本実施形態のように、一つの共鳴管311Aの固有振動数の2倍の振動と共振する固有振動数を持つ共鳴管311Bと、4倍の振動と共振する固有振動数を持つ共鳴管311Cを設けた場合には、1次、2次、3次…と連続した次数成分の振動を効果的に減衰することができる。このため、連続した次数成分の騒音が発生し易いプロペラ等の回転系振動に対しても騒音を有効に吸音することができる。
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。
1,1A,101,201,301…吸音装置
10…室内空間
11,111,211,311A,311B,311C…共鳴管
12,112,212…管路
12a,112a,212a…一端部
12b,112b,212b…他端部
13,13A…弾性率可変膜
13a…表面(一方の面)
13b…裏面(他方の面)
40…伸縮装置
10…室内空間
11,111,211,311A,311B,311C…共鳴管
12,112,212…管路
12a,112a,212a…一端部
12b,112b,212b…他端部
13,13A…弾性率可変膜
13a…表面(一方の面)
13b…裏面(他方の面)
40…伸縮装置
Claims (6)
- 管路の一端部が室内空間に臨んで配置される共鳴管と、
一方の面が前記室内空間に臨んで配置され、他方の面が前記共鳴管の他端部の内部空間に臨んで配置される弾性率可変膜と、
前記弾性率可変膜の弾性率を調整する調整部と、
を備えていることを特徴とする移動体の吸音装置。 - 騒音の周波数を検知する周波数検知部をさらに備え、
前記調整部は、前記周波数検知部によって検知される騒音の周波数に応じて前記弾性率可変膜の弾性率を増減させることを特徴とする請求項1に記載の移動体の吸音装置。 - 前記調整部は、前記周波数検知部によって検知される騒音の周波数が高いほど弾性率可変膜の弾性率を増大させ、前記周波数検知部によって検知される騒音の周波数が低いほど弾性率可変膜の弾性率を減少させることを特徴とする請求項2に記載の移動体の吸音装置。
- 前記弾性率可変膜は、外部からの刺激によって膜厚を調整可能な材料から成り、
前記調整部は、前記弾性率可変膜に膜厚を増減させる刺激を付与することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の移動体の吸音装置。 - 前記調整部は、前記弾性率可変膜に張力を増減させる伸縮方向の力を付与する伸縮装置によって構成されていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の移動体の吸音装置。
- 長さの異なる前記共鳴管を複数備え、
各前記共鳴管に対応する前記弾性率可変膜と前記調整部が夫々設けられていることを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載の移動体の吸音装置。
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