JPH10301575A - 消音機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来よりも多くの周波数の音を効果的に消音
することができる消音機構を提供しようとするもの。 【解決手段】 共鳴室本体１の入口にネック部２を有す
る消音機構であって、前記共鳴室本体１を、間隔をあけ
て設けられた複数の通音性隔壁４によってネック部２側
の内方側共鳴室1aとネック部２から離間した外方側共鳴
室1bとに分割し、外方側共鳴室1bに対するネック機能を
前記通音性隔壁４に発揮させるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、多くの周波数の
音を効果的に消音することができる消音機構に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりヘルムホルツの共鳴器の原理を
利用した消音機構が知られている。

【０００３】この消音機構では、その共鳴室の入口に共
振周波数に近い周波数の音があたると、内部の空気が激
しく振動して共鳴現象をおこす。このとき、共鳴室のネ
ック部分の摩擦抵抗によって音のエネルギーの一部が熱
のエネルギーに変換されるために消音効果が生じる。

【０００４】この消音機構の消音特性は共鳴室の容積等
により著しい周波数選択特性をもち、共鳴室により消音
される周波数が決まってしまう。

【０００５】ところで、消音機構としてはできるだけ多
くの周波数の音を消音したいという本質的な要望があ
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】そこで、この発明は、
従来よりも多くの周波数の音を効果的に消音することが
できる消音機構を提供しようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明では次のような技術的手段を講じている。 （１）この発明の消音機構は、共鳴室本体の入口にネッ
ク部を有する消音機構であって、前記共鳴室本体を、間
隔をあけて設けられた複数の通音性隔壁によってネック
部側の内方側共鳴室とネック部から離間した外方側共鳴
室とに分割し、外方側共鳴室に対するネック機能を前記
通音性隔壁に発揮させるようにしたことを特徴とする。

【０００８】この消音機構によると、入口にネック部を
有する共鳴室本体に適合した共振周波数に近い周波数の
音の音圧を、共鳴現象によって低下させることができ
る。

【０００９】また、共鳴室本体を分割すべく間隔をあけ
て設けられた複数の通音性隔壁よりもネック部側の複数
の内方側共鳴室に適合した各共振周波数に近い周波数の
音の音圧を、共鳴現象によって低下させることが期待で
きる。

【００１０】さらに、外方側共鳴室に対するネック機能
を通音性隔壁に発揮させることにより、共鳴室本体を分
割すべく間隔をあけて設けられた複数の通音性隔壁より
も外方にあるネック部から離間した複数の外方側共鳴室
に適合した各共振周波数に近い周波数の音の音圧を、共
鳴現象によって低下させることが期待できる。

【００１１】すなわち、複数の内方側共鳴室と複数の外
方側共鳴室とに適合した各共振周波数に近い周波数の音
の音圧を共鳴現象によって低下させることにより、良好
な吸音効率を得られることが期待できる。

【００１２】なお、複数の内方側共鳴室と複数の外方側
共鳴室とは共鳴室本体よりも容積が小さくそれぞれ高い
共振周波数を有するので、共鳴質本体より高い共振周波
数の周波数領域における吸音が期待できる。 （２）共鳴室本体のネック部には立体的な連通孔を有す
る多孔質材が配設されたこととしてもよく、前記通音性
隔壁は立体的な連通孔を有する多孔質材により形成され
たこととしてもよい。

【００１３】このように構成すると、ネック部に配設さ
れた立体的な連通孔を有する多孔質材と複数の隔壁の立
体的な連通孔を有する多孔質材とにより、それぞれ消音
されることによっても音圧が低下する。

【００１４】なお、共鳴室本体のネック部には立体的な
連通孔を有する繊維材が配設されたこととしてもよく、
前記通音性隔壁は立体的な連通孔を有する繊維材により
形成されたこととしてもよい。 （３）前記通音性隔壁の多孔質材はネック部の多孔質材
よりも音が入射しにくく設定されたこととしてもよい。

【００１５】このように構成すると、隔壁の多孔質材は
ネック部の多孔質材よりも音が入射しにくく設定されて
いるので、ネック部の多孔質材を入射し且つ隔壁の多孔
質材で反射した音のうち内側共鳴室に適合した共振周波
数に近い周波数の音を内側共鳴室の共鳴現象によりその
音圧を低下させることが期待できる。なお、内側共鳴室
はネック部を有する共鳴室よりも小さいので、より高い
周波数領域での吸音が期待できる。

【００１６】さらに、隔壁の多孔質材から外側共鳴室に
入射した音のうち、外側共鳴室に適合した共振周波数に
近い周波数の音をも外側共鳴室の共鳴現象によりその音
圧を低下させることが期待できる。なお、この場合は隔
壁の多孔質材が外側共鳴室のネック部として機能するこ
とが期待でき、また、外側共鳴室はネック部を有する共
鳴室よりも小さいので、より高い周波数領域での吸音が
期待できる。

【００１７】すなわち、ネック部を有する共鳴室により
吸音される周波数領域より高い周波数領域においても良
好な吸音効率が得られることが期待できる。 （４）隔壁の多孔質材の孔隙率をネック部の多孔質材の
孔隙率よりも低く設定することにより、隔壁の多孔質材
がネック部の多孔質材よりも音が入射しにくく設定した
こととしてもよい。 （５）共鳴室本体の外壁の断面が略円形状であると共
に、ネック部の断面が略楕円形状であることとしてもよ
い。

【００１８】このように構成すると、断面が略楕円形状
のネック部と断面が略円形状の共鳴室本体の外壁との間
の距離が一定ではなく位置によって変化したものとなる
ので、共鳴領域の距離の複雑化によってより多様な周波
数領域の音の吸音をすることが出来る。 （６）共鳴室本体の外壁の断面が略楕円形状であると共
に、ネック部の断面が略円形状であることとしてもよ
い。

【００１９】このように構成すると、断面が略円形状の
ネック部と断面が略楕円形状の共鳴室本体の外壁との間
の距離が一定ではなく位置によって変化したものとなる
ので、共鳴領域の距離の複雑化によってより多様な周波
数領域の音の吸音をすることが出来る。 （７）共鳴室本体に対してネック部を偏心させたことと
してもよい。

【００２０】このように構成すると、偏心したネック部
により共鳴領域の距離が複雑化し、これによってより多
様な周波数領域の音の吸音をすることが出来る。 （８）ネック部と共鳴室本体の外壁との間又は／及びネ
ック部と通音性隔壁との間に、仕切壁を有することとし
てもよい。

【００２１】このように構成すると、共鳴室は仕切り壁
によって複数に分離されその領域が小さくなるので、よ
り高い周波数領域において良好な吸音効率が得られるこ
とが期待できる。なお、仕切り壁は多孔質材その他の材
質により構成することができる。

【００２２】また、前記（５）、（６）の機構と組み合
わせた場合はより多様な周波数領域において良好な吸音
効果が得られる。 （９）音の消音領域に対して複数個を設置してなること
としてもよい。

【００２３】なお、ネック部の多孔質材と隔壁の多孔質
材の孔隙率や、多孔質材の隔壁の位置や仕切り壁の位置
を変化させることによって、吸音率や吸音すべき周波数
を調節することができる。 （10）共鳴室が略円筒状であって、消音すべき排気ガス
等が中央ではなく外周側の断面円環状等の層のネック部
の内側領域を通るようにしてもよい。

【００２４】このように構成した場合（図５参照）、外
方側共鳴室とは、内方側共鳴室よりも外周側のときのも
ののみならず、内方側共鳴室よりも内周側であってネッ
ク部から遠い方のときのものをも含む。

【００２５】そして、ネック部や内方側共鳴室よりも更
に内周側であってネック部から遠い方の外方側共鳴室
を、中央の大きな容積の領域として設定すると、この容
積が大きい外方側共鳴室は比較的に低い共振周波数を有
するので、比較的に低い共振周波数の周波数領域におけ
る吸音も期待できる。 （11）通音性隔壁相互間、又は／及び通音性隔壁とネッ
ク部の多孔質材との間、又は／及び通音性隔壁と外壁と
の間に、これら相互間をジグザグ状に接触しながら連絡
する連絡用通音性隔壁を設けてもよい。

【００２６】このように構成すると、連絡用通音性隔壁
の形状や数を設定することにより共鳴室の大きさや数を
変化せしめることができ、これにより吸音すべき周波数
帯域を容易に調節することができるという利点がある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。 （実施形態１）この実施形態の消音機構は、自動車、ガ
スタービン、漁船、各種産業機械、建設機械等の排気ガ
スの消音に用いられるようにしている。

【００２８】図１に示すように、この消音機構は円筒状
とした共鳴室本体１の入口にネック部２を有する。音の
入口側に相当する中央のネック部２の内側領域３を、消
音すべき排気ガス等が通る。この消音機構は、音の消音
領域に対して図示断面の延長方向に複数個（図示せず）
を連設して設置している。

【００２９】前記円筒状の共鳴室本体１は、間隔をあけ
て設けられた複数（この実施形態では２本）の円筒状の
通音性隔壁４によってネック部２側の内方側共鳴室とネ
ック部２から離間した外方側共鳴室とに分割され、外方
側共鳴室に対するネック機能を前記通音性隔壁４に発揮
させるようにしている。また、ネック部２と共鳴室本体
１の外壁５との間、及びネック部２と通音性隔壁４との
間には仕切り壁６を設けている。

【００３０】共鳴室本体１のネック部２には立体的な連
通孔を有する多孔質材を配設すると共に、前記通音性隔
壁４も立体的な連通孔を有する多孔質材により形成して
おり、ネック部２に配設された立体的な連通孔を有する
多孔質材と複数の隔壁４の立体的な連通孔を有する多孔
質材とにより、それぞれ消音されることによって音圧が
低下するようにしている。

【００３１】ネック部２の円筒状の多孔質材には、例え
ば粒状の砥粒やセラミック粒を焼成したもの、金属粒を
焼成したもの、樹脂粉末を多孔質に成形したもの、金属
繊維を筒状に成形したものなどを用いることができる。
この実施形態では、円筒状のネック部２と通音性隔壁４
と５個の仕切り壁６とを多孔質材により一体的に成形し
た。

【００３２】次に、この実施形態の消音機構の使用状態
を説明する。この消音機構によると、ネック部２の多孔
質材や通音性隔壁４の多孔質材はそれぞれ連通孔が立体
的に形成されていると共にこの連通孔の長さは無限と言
える程長いもので、表面から入った音は多孔質材内で無
限に近く且つ立体的に屈折することにより、その波動エ
ネルギーは他のエネルギー（例えば熱エネルギー等）に
返還されて消音せしめられる。

【００３３】また、入口にネック部２を有する共鳴室本
体１に適合した共振周波数に近い周波数の音の音圧を、
共鳴現象によって低下させることができる。

【００３４】さらに、共鳴室本体１を分割すべく間隔を
あけて設けられた複数の通音性隔壁４よりもネック部２
側の複数の内方側共鳴室に適合した各共振周波数に近い
周波数の音の音圧を共鳴現象によって低下させることが
できる。

【００３５】すなわち、ネック部２の多孔質材を入射し
且つ隔壁４の多孔質材で反射した音のうち内側共鳴室に
適合した共振周波数に近い周波数の音を内側共鳴室の共
鳴現象によりその音圧を低下させることができる。な
お、内側共鳴室はネック部２を有する共鳴室よりも小さ
いので、より高い周波数領域での吸音ができる。

【００３６】そのうえ、隔壁４の多孔質材から外側共鳴
室に入射した音のうち、外側共鳴室に適合した共振周波
数に近い周波数の音をも外側共鳴室の共鳴現象によりそ
の音圧を低下させることができる。

【００３７】すなわち、外方側共鳴室に対するネック機
能を通音性隔壁４に発揮させることにより、共鳴室本体
１を分割すべく間隔をあけて設けられた複数の通音性隔
壁４よりも外方にあるネック部２から離間した複数の外
方側共鳴室に適合した各共振周波数に近い周波数の音の
音圧を、共鳴現象によって低下させることができる。な
お、この場合は隔壁４の多孔質材が外側共鳴室のネック
部２として機能すると共に、外側共鳴室はネック部２を
有する共鳴室よりも小さいので、より高い周波数領域で
の吸音ができる。つまり、ネック部２を有する共鳴室に
より吸音される周波数領域より高い周波数領域において
も良好な吸音効率が得られる。

【００３８】前記のように、複数の内方側共鳴室と複数
の外方側共鳴室とは共鳴室本体１よりも容積が小さくそ
れぞれ高い共振周波数を有するので、共鳴質本体より高
い共振周波数の周波数領域における吸音ができる。

【００３９】共鳴室は、ネック部２と共鳴室本体１の外
壁５との間及びネック部２と通音性隔壁４との間に設け
た仕切り壁６によって複数に分離されその領域が小さく
なるので、より高い周波数領域において良好な吸音効率
が得られる。

【００４０】上記のように、ネック部２や通音性隔壁４
の多孔質材に入った音の波動エネルギーは熱エネルギー
等に返還されて消音せしめられると共に、複数の内方側
共鳴室と複数の外方側共鳴室とに適合した各共振周波数
に近い周波数の音の音圧を共鳴現象によって低下させる
ことにより、良好な吸音効率が得られる。したがって、
従来よりも多くの周波数の音を効果的に消音することが
できるという利点がある。

【００４１】なお、ネック部２の多孔質材と隔壁４の多
孔質材の孔隙率や、多孔質材の隔壁４の位置や仕切り壁
６の位置を変化させることによって、吸音率や吸音すべ
き周波数を調節することができる。 （実施形態２）次に、実施形態２を実施形態１との相違
点を中心に説明する。

【００４２】図２に示すように、この実施形態では、共
鳴室本体１の外壁５の断面が略円形状であると共に、ネ
ック部２の断面が略楕円形状であることとしている。な
お、ネック部２と外壁５との間の複数の隔壁４と仕切り
壁６との図示は省略している。

【００４３】したがって、断面が略楕円形状のネック部
２と断面が略円形状の共鳴室本体１の外壁５との間の距
離が一定ではなく位置によって変化したものとなるの
で、共鳴領域の距離の複雑化によって、より多様な周波
数領域の音の吸音をすることが出来る。 （実施形態３）次に、実施形態３を実施形態１との相違
点を中心に説明する。

【００４４】図３に示すように、この実施形態では、共
鳴室本体１の外壁５の断面が略楕円形状であると共に、
ネック部２の断面が略円形状であることとしている。な
お、ネック部２と外壁５との間の複数の隔壁４と仕切り
壁６との図示は省略している。

【００４５】したがって、断面が略円形状のネック部２
と断面が略楕円形状の共鳴室本体１の外壁５との間の距
離が一定ではなく位置によって変化したものとなるの
で、共鳴領域の距離の複雑化によって、より多様な周波
数領域の音の吸音をすることが出来る。 （実施形態４）次に、実施形態４を実施形態１との相違
点を中心に説明する。

【００４６】図４に示すように、この実施形態では、共
鳴室本体１に対してネック部２を偏心させている。な
お、ネック部２と外壁５との間の複数の隔壁４と仕切り
壁６との図示は省略している。

【００４７】したがって、偏心したネック部２により共
鳴領域の距離が複雑化し、これによってより多様な周波
数領域の音の吸音をすることが出来る。

【００４８】また、上記の各実施形態の機構の組み合わ
せにより多様な周波数領域において良好な吸音効果が得
られる。 （実施形態５）次に、実施形態５を上記実施形態との相
違点を中心に説明する。

【００４９】図５に示すように、この実施形態では、音
の消音領域に対して三個の消音機構Ａ，Ｂ，Ｃを連設設
置している。

【００５０】このうち入口側の消音機構Ａと出口側の消
音機構Ｂとは、共に実施形態１と同様の構造を有する。
一方、入口側の消音機構Ａと出口側の消音機構Ｂとの間
に位置する真ん中の消音機構Ｃは、消音すべき排気ガス
等は中央ではなく、音の入口側に相当する外側から二番
目の断面円環状の層のネック部２の内側領域３を通るよ
うにしている。

【００５１】以下、この真ん中の消音機構Ｃについて説
明する。この消音機構Ｃの共鳴室本体１のネック部２に
は、立体的な連通孔を有する多孔質材を配設している。
そして共鳴室本体１は、ネック部２よりも内周側の円筒
状の通音性隔壁４によってネック部２側の内方側共鳴室
1aと、ネック部２から離間した外方側共鳴室1bとに分割
され、外方側共鳴室1bに対するネック機能を前記通音性
隔壁４に発揮させるようにしている。

【００５２】なお、外方側共鳴室1bは、内方側共鳴室1a
よりもネック部２から遠い方の共鳴室である。すなわ
ち、外方側共鳴室は消音機構Ａ，Ｂのように内方側共鳴
室よりも外周側の場合のみならず、この消音機構Ｃのよ
うに内方側共鳴室1aよりも内周側の場合をも含む。

【００５３】ネック部２や内方側共鳴室1aよりも更に内
周側であってネック部から遠い方の外方側共鳴室1bは、
中央の大きな容積の領域として設定している。

【００５４】次に、この実施形態の消音機構の使用状態
を説明する。通音性隔壁４は立体的な連通孔を有する多
孔質材により形成しており、ネック部２に配設された立
体的な連通孔を有する多孔質材と隔壁４の立体的な連通
孔を有する多孔質材とにより、それぞれ消音されること
によって音圧が低下する。

【００５５】また、ネック部２や内方側共鳴室1aよりも
更に内周側であってネック部から遠い方の外方側共鳴室
1bを、中央の大きな容積の領域として設定しており、こ
の容積が大きい外方側共鳴室1bは比較的に低い共振周波
数を有するので、比較的に低い共振周波数の周波数領域
における吸音もすることができる。 （実施形態６）次に、実施形態６を上記実施形態との相
違点を中心に説明する。

【００５６】図６に示すように、この実施形態では断面
円環状の通音性隔壁４相互間、通音性隔壁４とネック部
２の円筒状の多孔質材との間、断面円環状の通音性隔壁
４と外壁５との間に、これら相互間をジグザグ状に接触
しながら連絡する三本の連絡用通音性隔壁４ｘを挿入設
置している。これらの連絡用通音性隔壁４ｘは、略Ｖ字
状の断面を円周方向に複数個連結した形状としている。

【００５７】この連絡用通音性隔壁４ｘも立体的な連通
孔を有する多孔質材により形成しており、この多孔質材
によって消音されることによっても音圧が低下する。

【００５８】このように構成すると、連絡用通音性隔壁
４ｘの形状や数を設定することにより共鳴室の大きさや
数を変化せしめることができ、これにより吸音すべき周
波数帯域を非常に容易に調節することができるという利
点がある。

【００５９】なお、消音すべき排気ガス等は、消音機構
の大きさ等に応じて中央を通るようにしてもよいし、外
層側の層に設定したネック部の内側領域を通るようにし
てもよい。

【００６０】

【実施例】上記実施形態５の消音機構Ａ，Ｂ，Ｃと、比
較例として従来の構造の消音機構とにより、１２５〜
５，０００Ｈｚの周波数の音の減衰特性（ｄＢ）を測定
した。なお、対照として減衰特性（ｄＢ）を測定した比
較例の消音機構は、グラスウールを使用した従来型の構
造のものである。

【００６１】結果を、図７のグラフに示す。このグラフ
に示されるように、125 〜5,000 Ｈｚのほぼ全域の周波
数帯域において、実施形態５のものは比較例のものより
も優れた減衰特性を有していた。

【００６２】

【発明の効果】この発明は上述のような構成であり、次
の効果を有する。

【００６３】複数の内方側共鳴室と複数の外方側共鳴室
とに適合した各共振周波数に近い周波数の音の音圧を共
鳴現象によって低下させることにより、良好な吸音効率
を得られることが期待できるので、従来よりも多くの周
波数の音を効果的に消音することができる消音機構を提
供することができる。

【００６４】また、共鳴室本体のネック部や通音性隔壁
を立体的な連通孔を有する多孔質材により形成すると、
各多孔質材によりそれぞれ消音されることによっても音
圧が低下する。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の消音機構の実施形態１を説明する縦
断面図。

【図２】この発明の消音機構の実施形態２を説明する一
部省略縦断面図。

【図３】この発明の消音機構の実施形態３を説明する一
部省略縦断面図。

【図４】この発明の消音機構の実施形態４を説明する一
部省略縦断面図。

【図５】この発明の消音機構の実施形態５を説明する横
断面図。

【図６】この発明の消音機構の実施形態６を説明する縦
断面図。

【図７】実施形態５の消音機構と比較例の消音機構との
減衰特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１ 共鳴室本体 1a 内方側共鳴室 1b 外方側共鳴室 ２ ネック部 ４ 通音性隔壁 ４ｘ 連絡用通音性隔壁 ５ 外壁

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 共鳴室本体の入口にネック部を有する消
   音機構であって、前記共鳴室本体を、間隔をあけて設け
   られた複数の通音性隔壁によってネック部側の内方側共
   鳴室とネック部から離間した外方側共鳴室とに分割し、
   外方側共鳴室に対するネック機能を前記通音性隔壁に発
   揮させるようにしたことを特徴とする消音機構。
2. 【請求項２】 共鳴室本体のネック部には立体的な連通
   孔を有する多孔質材が配設された請求項１記載の消音機
   構。
3. 【請求項３】 前記通音性隔壁は立体的な連通孔を有す
   る多孔質材により形成された請求項１又は２記載の消音
   機構。
4. 【請求項４】 前記通音性隔壁の多孔質材はネック部の
   多孔質材よりも音が入射しにくく設定された請求項３記
   載の消音機構。
5. 【請求項５】 隔壁の多孔質材の孔隙率をネック部の多
   孔質材の孔隙率よりも低く設定することにより、隔壁の
   多孔質材がネック部の多孔質材よりも音が入射しにくく
   設定した請求項４記載の消音機構。
6. 【請求項６】 共鳴室本体の外壁の断面が略円形状であ
   ると共に、ネック部の断面が略楕円形状である請求項１
   乃至５のいずれかに記載の消音機構。
7. 【請求項７】 共鳴室本体の外壁の断面が略楕円形状で
   あると共に、ネック部の断面が略円形状である請求項１
   乃至５のいずれかに記載の消音機構。
8. 【請求項８】 共鳴室本体に対してネック部を偏心させ
   た請求項１乃至７のいずれかに記載の消音機構。
9. 【請求項９】 ネック部と共鳴室本体の外壁との間又は
   ／及びネック部と通音性隔壁との間に、仕切壁を有する
   請求項１乃至８のいずれかに記載の消音機構。
10. 【請求項10】 音の消音領域に対して複数個を設置して
    なる請求項１乃至９のいずれかに記載の消音機構。
11. 【請求項11】 共鳴室が略円筒状であって、消音すべき
    排気ガス等が中央ではなく外周側の断面円環状等の層の
    ネック部の内側領域を通るようにした請求項１乃至10の
    いずれかに記載の消音機構。
12. 【請求項12】 通音性隔壁相互間、又は／及び通音性隔
    壁とネック部の多孔質材との間、又は／及び通音性隔壁
    と外壁との間に、これら相互間をジグザグ状に接触しな
    がら連絡する連絡用通音性隔壁を設けた請求項１乃至11
    のいずれかに記載の消音機構。