JPS5832400B2 - キユウオンソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は工作機械、噴霧装置、その他により発生される
騒音や空気公害を制御するためのシステムに関し、また
吸音性を有する通気孔付覆い又は同様のものを製作する
に適した新規な構造体から成るものである。

音を吸収する計画は従来より種々存在していたにもかか
わらず、金属加工や工作機械の他のタイプのものが配置
される工場領域において十分騒音を制御することが非常
に困難であった。

冷却剤又は切削油の霧の連続的凝縮は深刻な家屋管理の
問題を生み出す。

結果として・・、固くて、容易に清掃可能な表面の使用
が奨励されてきた。

しかしながら、そのような表面により作業場は特に反響
しやすくなる。

そのような環境のもとで吸音のための従来からの繊維性
の音響材を使用することは、芯に対するそれらの性質お
よび凝縮された霧を蓄積するという理由によって禁止さ
れてきた。

これは、音響材として構成上有害であり、吸音性を低下
させ、可燃性液体の場合には深刻な火災の危険性をもた
らすのであろう。

特に機械の騒音発生源、通常切削又は研削領域は、液体
の噴霧や飛びちるチップ等が存在するので繊維性音響材
を配置することは実質上不可能であった。

これらは繊維材にしみこみ機械的にもそれらに損害を与
える。

穿孔プレートが同時に換気装置および吸音装置として作
動可能な一組の流れ条件が存在すること、特にプレート
に近づくガス速度に対するプレートにかΣる差圧との比
が空気の音響インピーダンスと近似することを我々は発
見した。

ここでは非通過性外方壁と、特定の流れ抵抗をもたらす
穿孔を有する通過性内方壁と、内外壁を通して内方壁お
よび外方壁の間の空間へ所定の速度で空気を吸い込み、
最後には大気中又は付加的な処理領域に空気を放出する
空気吸い込み装置より形成された吸音装置が示されてい
る。

この構成は、種々の工業又は公害防止の応用として、通
風フード、または機械の囲い（又は半囲い）に組み込む
ことができる。

ここでこのシステムは、部屋全体に用いる場合、吸音構
成の内方外方壁は、望ましくは部屋の天井を構成する。

本発明は添付図面を参照すれば最も良く理解される。

第１図において本発明の装置を構成する音および空気公
害を減少するシステムの全体的配置を示し、特に例えば
金属切削旋盤のごとき工作機械のための半囲い又は覆い
に応用しうるものを示す。

当該分野の専門家に周知のように、はとんどの工作機械
は、その作業者又はその領域にいる他の人達の耳をおび
やかす非常に危険な騒音レベルを発する。

またこれらの機械の多くは、種々の冷却剤、潤滑剤、切
削油などが充満されたり、噴霧されたり、他の方法で供
給されるので空気中に不純物を放出する。

通常は煙又は冷却剤又は油の微細霧を含んで放散される
。

これらはいっしょになって、煙霧又は煙のような状態を
形成し、作業者が吸入しなければならない空気を汚染す
る。

ドライグラインダー、噴霧室などの場合には、換気装置
に向けて強制しなければ、その作業によって空気中に微
粒子を放出する。

またこれらのドライ作業はしばしば受は入れがたい騒音
レベルを発生する。

以上に述べたような危険性を克服するために本発明に基
づいて構成されたトンネル状覆い１が作業目的のある全
体領域を囲う。

例示されるように、ストック保持チャック２はヘッドス
トック３に支持される。

加工領域の下方は冷却剤やチップなどを補集するような
パン４がある。

車輪５は覆い１０両側部上に設けられ、その結果検査と
かその他の作業のために切削領域から覆いを転がして取
り去るに便利になっている。

物質の充満した空間６は覆い１の下から空気を集め、そ
して集められた空気は流量測定部分７を通って可撓性導
管内を通過し、最終的には入口１０において送風機に入
った後送風機９により排気導管１１を経て排出される。

排気導管１１内の排出空気と不純微粒子は所望なら通常
の周知の不純物通気口をさらに通してもよい。

ゲージ１２は、外方固定壁１４と覆い１の内方穿孔壁と
の間の圧力（下方領域）を示す。

ゲージ１３は流量測定部分７を横切る差圧を示す。

システムを通る空気流は、覆い１にて囲まれた領域（例
えば２−３）に発生される臭気、霧、煙又は他の空気輸
送される不純物を集めるために作用する。

さらに第２図は第１図の装置の覆い１０部分の構成を示
している。

図示のように内方穿孔壁１５は、典型的な一つとして１
７で示すような多数のスペーサーにより、不透過性の外
方壁１４から間隔を離して配置されると良い。

通過可能な内方壁を通過する流れを閉じこめるために、
覆い１のの下方線は１８で示すような透過できない部片
により閉鎖される。

覆い１は、所要ならその長手軸方向に端部において開口
していても良い。

特定の流れ抵抗の穿孔シートがまた極めて吸音性を示す
特定の狭い範囲の流れ条件があることが発見された。

そして、ある相互関係が満足されるなら、その構成が換
気と吸音を効率良く同時に作用させうるシステムのパラ
メーターのための値の特定の組合せがある。

吸音はいかなる繊維性材を使用することなく達成できる
ので、吸音面は不純物源に安全に近接して配置できる。

実際の構成において本発明の吸音面は、油又は冷却剤の
噴霧や、金属加工機から飛びだす加熱チップのシャワー
内で効果的に直接作動できる。

前述の作動相互関係は、穿孔されたシート材の流れ抵抗
が空気の特性インピーダンスＺに近似している場合のみ
存在する。

ここで、 Ｐ−空気の密度 Ｃ−空気内の音速 センナメーター−グラム秒（ｃｇｓ ）単位において周
囲の空気の特性インピーダンスはおよそ４２であり、単
位は゛レイルズ” （ｒａｙｌｓ ）と呼ばれる。

かくして該構成が次の条件を満たす場合のみ効果的に吸
音するであろう。

ここで、 △Ｐ−シートにか又る差圧 Ｕ−シートに近づく空気速度 従来の吸音装置に広く使用されている大量の繊維材料お
よびフェルト繊維で形成された多（のシート材の流れ通
過抵抗は該材料に力へる差圧とは無関係で、その理由か
らこれらは゛線形材”′と呼ばれる。

しかしながら、穿孔されたシートはその流れ通過抵抗が
該シートにか亙る差圧に著しく依存するという特性を有
する。

その理由から、穿孔されたシートは゛非線形材”′と呼
ばれ、その特定は次のように表わすことができる。

ここで、 Ｒｏ：粘性抵抗 Ｒ１：開口領域、孔サイズ形状、穿孔の厚さなどに依存
する近似定係数 一般にＲ８は非常に小さいので、普通の穿孔材に対して
は無視できる。

定数Ｒ１は経験的に最良に決定される。

上述した関係から分るように、４２ ｒａｙｌｓの望ま
しい流れ通過抵抗は、△Ｐの特定の値によってもたらさ
れる特定の通過流の存在のもとでのみ与えられた穿孔シ
ートによって得ることができる。

流れの通過抵抗の音響上有効な値の領域は非常にせまく
、そして通常はほぼ１０から２００ ｒａｙｌｓである
。

特定の穿孔に対する接近速度をいかに与えても、△Ｐの
有効な領域は相対的に制限される。

装置が予期されたパラメータ範囲内で作動するのを確実
にするために、換気流量と装置の内方側の負圧を調べる
ことが望ましい。

第１図に示す差圧ゲージ１３は、流量測定部分７（オリ
フィス又はベンチュリーであってもよい。

）に連結され、適当な空気量が内方壁１５の穿孔面を通
って通過しているかどうかを示す。

真空ゲージ１２は穿孔１５を横切る△Ｐの値が望ましい
作動領域内あるかどうかを示す。

そのとき流体の飛び散りとか噴霧、飛びかう切削くず等
に露出されるような有害な環境条件にもかかわらず、穿
孔シートは望ましい吸音作用とそれに共存する換気作用
を遠戚できるであろう。

機械の覆い、換気装置の覆い等において本発明のシステ
ムを組み込むと種々の副次的な特徴を含みうる。

例えば機械の覆いの場合における望ましい特徴は、機械
の検査、又はサービスのため覆いを転動して取去りうろ
ことである。

第１図に示す例において、普通の切りくず受皿４の縁は
、覆い１がその上を移動する軌道として働く。

第３図を参照すると、換気および反響レベルを減少させ
る吸音のための室の壁構成に特に応用しうる本発明の別
の実施例が例示されている。

作動原理は、第１、第２図の記述に関連して上に述べた
ものと同様である。

図のように該構成は部屋の非通過性壁２１（又は天井）
を含む。

ハンガー２２は、壁２１に対して離隔して穿孔面パネル
２３を取付げる。

面パネル２３には多数の小さな開口又は穿孔２４が設け
られ、その形と寸法は必要な流れ抵抗を提供するように
選ばれる。

導管２５は吸い込み装置（図示せず）に連結され、多数
の連結ダク）２６−２７により壁２１とパネル２３との
間に区切られた空間と連結されている。

壁２１とパネル２３０間の領域に吸引作用を行う装置は
システムを通過する必要な流速を生じさせて望ましい吸
音および換気作用効果を与える。

吸い込み源は遠心ファン、ポンプ、ベンチュリー又は他
の適当な良く知られた装置であってよい。

換気流は音響上の有効領域内に穿孔シート又はパネル２
３の流れ抵抗を偏倚するのに用いられる。

同じ原理を部屋の側壁または床の構造に容易に適合させ
ることができるから、前記の構造は部屋の天井に限定す
る必要はない。

また第３図に示す構成は、換気の必要な種々のタイプの
室内に組込むことができ、それはまた音響処理からも益
がある。

典型的なそのような条件は塗装噴霧室又は研削工具の騒
音、粒子によって達成される手仕上作業が行なわれる室
において存在する。

本発明は煙室、ショット・ピーニング機械とか類似の騒
音制御と不純物の制御が望ましいようなものにおいて種
々性の実施例を応用できる。

特定な構成の例として、ねじ切り機械にて発生された騒
音および煙を低下させ、十分囲うための覆いの設計仕様
を示す。

ねじ切り機械のヘッドの寸法は、約９０ＣｒｒＬＸ ９
０ＣＩｒＬＸ １２０Ｃｒｒｔ（３フイート×３フイー
ト×４フイート）の直方体状のトンネルを指定する。

二つの端部のさげられない開口領域は、約１．６２ ｍ
（１８ｆｔ２）である。

十分な不純物制御を得るために、従来からの工学的慣行
で、開口領域の空気が平均速度で約３６ｍ／分（１２０
フイ一ト／分）（約０．６ｍ／秒（２フイ一ト／秒））
にて動くべく指定する。

そして、送風機は約５８．３２ｍ’／分（２１６０ｃｆ
ｍ）−約０．９７２ｍ’／秒（３６ｃｆｓ）にされる。

全吸音領域−約３．２４ｍ（３６ｆｔ”）吸音面の接近
速度は約０．３ｍ／秒（１ｆｔ ／ ｓｅｅ ） で
ある。

ここで便宜上メートル法で示すと、接近速度−１ｆｔ
／ ｓｅｅ ＝ ３０ｃｍ／秒、６０ ｒａｙｌｓの
設計点は選ばれる。

この計算は概算であり、実際においては、特定の穿孔に
ついて確めなければならない。

孔径は最小限であり、孔の間隔は、目的の最も高度の振
動数の波長と比較して小さくなげればならない。

アルミニウムシート厚さ０．０３０インチ（０，７６２
ミリ）孔０．０６０インチ（１，５２ミリ）直径の場合
、スクエア アレイ（５ｑｕａｒｅ ａｒｒａｙ ）
のために： このように小さな開口率の穿孔は、従来技術の構成にお
いては換気のみを目的としており、かような穿孔にか〜
る大きな圧力降下は実際には不適当な粗末な設計である
と考えられるので、換気グリルには合理的に選択される
ことはなかったことに注目すべきである。

しかしながら吸音の付加作用が得られる場合には、穿孔
パネルに力へるさらに高い差圧を埋め合わせる吸引シス
テムの付加の必要性が実際的なトレードオフ（ｔｒａｄ
ｅ −ｏｆｆ ）となる。

理解されるように、実際の使用において換気システムは
微細物質、グリース、そして穿孔シートを通って空気流
に出てくる他の固体物質を汗過する傾向がある。

これは、やがてはシート内の孔又は開口をふさぐ。

これは吸音作用の可動可能な領域を限定する関係に量値
を変化させるので、最適性能は低下する。

穿孔の部分的な詰まり結果として穿孔シートの全開口領
域が変化するにもかかわらず、吸音装置の適当な作用に
要求される流れ条件を保持するためのシステムを第４図
に示す。

自動調整器システムは、流量速度検出器３１と、区域３
３内の負圧（すなわち下方領域の圧力）に対し応答する
圧力変換器３２から成る。

検出器３１は、透過性シート３５を通過する流量速度を
示すライン３４上の信号を与える。

この測定された変数は式の中の”ｕ ”に対応する。

変換器３２は、透過性シート３５にかＳる差圧を示すラ
イン３６上の信号を提供し、該信号は上記式の△Ｐに対
応する。

ライン３４と３６上の信号は上記式の′２″に対応する
ライン３８上の出力制御信号を与えるために、△Ｐ信号
（ライン３６上の）をＵ信号（ライン３４上の）にて有
効に割算をする計算回路３７に送られる。

基準信号源３９は望ましい音響インピーダンス（Ｚ）に
対応する基準入力を与え、該信号はライン４１を経て加
算接続４２に供給される。

望ましい音響インピーダンスを与えるライン４１上の信
号は加算接続４２においてライン３８上の信号により示
される実際に測定された音響インピーダンスと比較され
、出力ライン４３上の誤差信号として任意の差が現われ
る。

誤差信号はライン４３を経てサーボ増幅器４４０入力に
供給され、該増幅器は一方でライン４６を経てモーター
制御装置４５に対し制御信号を与える。

送風機又はポンプ４７は制御装置４５で直接制御される
。

かくして誤差信号の存在によりポンプ４７は該誤差信号
を無くすに必要とされる出力を変える。

例えば、透過性シート３５内の開口に不純物が蓄積する
と、シートを通過する流速がだんだんと減少し、該シー
トにか亙る差圧が増加する。

そちろんかような詰まりは、偏倚する空気流を結局この
システムの吸音作用に関する作動可能領域外の点までシ
フトする。

これを防ぐため、透過性シート３５の有効開口領域の減
少を相殺するように、ポンプ４７の出力をだんだんと減
少することができる。

ライン５２上の制御信号はポンプ４７を調節して（例え
ば駆動入力を減少させて）入力流通路３５の領域内の損
失を埋め合わせる。

もちろんこのシステムが経済的に作動できない点があり
、またあらかじめセットされたリミットスイッチ４８と
それに関連する表示器４９は、透過性シート３５が清掃
されるか、交換されるか、逆洗滌されるか又は別な方法
で整備が行なわれるまでシステムを自動的に閉鎖するよ
うに作動される。

リミットスイッチ４８は、ライン４６に表われた制御信
号の振幅に応答し、制御装置４５に対しライン５１を介
して閉鎖制御を行う。

表示器４９は透過性シート３５の整備が必要な時作業者
に警告する。

図示のように、第４図の閉ループ調整システムはシステ
ムのパラメーターのあるものがランダムに変化するにも
かかわらず、吸音要素３５の所定の一定の音響インピー
ダンスを自動的に保持するように調整される。

本発明の好適実施例についての前記の記述は本発明に対
してなされる変形の範囲の全てを尽くしていない。

例えば、設計者は透過性部材に関して相当な範囲の孔の
寸法および形状が与えられる。

システム作動パラメーターを設定するのに関連の流体又
はガスの特性を考慮する必要があるだけであるから、ま
た本システムを大気中で作動する必要はない。

透過性部材を通過する流れの方向は吸音作用にとって重
要でないことは理解されよう。

第１図および第２図に示した換気システムの排出作用を
行うよりむしろ、室内空調システムの場合におけるよう
に、本発明は吸音をすべき区域に空気を吹き込ぬ構造の
装置に組み込んでも良い。

さらに設計者は透過性部材用の種々の材料、例えば金属
、プラスチック、セラメック等を使用する選択の自由が
与えられる。

シートの表面穿孔が開口しているかぎり吸音作用を損ね
ることなくシートの表面に塗装又は他の仕上げをしても
よい。

透過性部材は上述したような流れ条件に適応できさえす
れば、穿孔しても織っても組構造にしても良い。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の第１実施例の断面図である。 第２図は部分的に破断した、第１図の装置の覆い部分の
斜視図である。 第３図は本発明の他の実施例の詳細な横断面図である。 第４図は本発明の最適運転を保持するのに適する自動調
整装置システムを組み込んだ吸音装置のブロック線図で
ある。 １・・・・・・覆い、７・・・・・・流量測定部分、９
・・・・・・送風機、１４・・・・・・外方固定壁、１
５・・・・・・内方穿孔壁、１７・・・・・・スペーサ
ー、２１・・・・・・非通過性壁、２２・・・・・・ハ
ンガー、２３・−・・・・穿孔面パネル、２６２７・・
・・−・ダクＩ・、３１・−・・・・流量速度検出器、
３２・−・・・・圧力変換器、３５・・・・・・穿孔シ
ート、３１・・・・・・計算回路、３９・・・・・・基
準信号源、４４・・・・・・サーボ増幅器、４５・・・
・・・モーター制御装置、４７・・・・・・ポンプ（Ｘ
６ま送風機）、４９・−・・・・表示器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 主として作用する差圧の非線形関数である流れ抵抗
   を有する透過性のパネル；前記透過性のパネルから離隔
   し、かつ該パネルの一方の表面を取り囲んで、その間に
   区画空間を提供する不透過性パネル：および前記区画空
   間に接続されたポンプ装置を含む自動調整吸音装置にお
   いて；前記ポンプ装置が有用な音響吸収性を提供する値
   まで前記透過性パネルの流れ抵抗を片寄らせるのに十分
   な流体差圧を前記透過性パネルにかげる調節可能な能力
   を有し：さらに前記区画空間３３に接続されて、前記透
   過性パネル３５にかがる流体差圧に応じた第１の制御信
   号を提供する圧力感知装置３２：前記ポンプ装置４７に
   応答して、前記ポンプ装置４７により生じる流体流量に
   応じた第２の制御信号を提供する流体流量検出器３１：
   前記圧力感知装置３２および前記流体流量検出器３１に
   接続され、前記第１の制御信号を前記第２の制御信号で
   除して第３の制御信号を生じさせる計算回路３７；前記
   吸音装置に現存する流体の音響インピーダンスに応じた
   予選定の一定の基準信号を提供する基準信号源３９：前
   記第３の制御信号を前記基準信号と比較して誤差信号を
   提供する比較器４２；および前記ポンプ装置４７に作動
   接続され、かつ前記誤差信号に応答して、前記誤差信号
   を零にするように前記ポンプ装置４７の能力を調節し、
   それにより前記透過性パネルの流れ抵抗を音響的に有用
   な範囲へ片寄らせる制御装置４５を含む自己調整吸音装
   置。