(57)【要約】【課題】消音周波数の再調整を容易に行うことを可能とする。【解決手段】サイレンサは、筒型のガス流路を形成する配管の外周側を取り囲む筒型の部材であり、複数の孔を介してガス流路と連通する一端と、閉じた他端とを有する共鳴室と、配管の外周と筒型の部材の内周との隙間に配置される断熱材とを備える。断熱材の量を増減することにより、配管からサイレンサへの伝熱量を調節できる。サイレンサの温度を調節することにより、サイレンサの減音ピーク周波数を調節できる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒型のガス流路を形成する配管の外周側を取り囲む筒型の部材であり、複数の孔を介して前記ガス流路と連通する一端と、閉じた他端とを有する共鳴室と、
前記配管の外周と前記筒型の部材の内周との隙間に配置される断熱材
とを具備するサイレンサ。
【請求項２】
請求項１に記載されたサイレンサのチューニング方法であって、
前記ガス流路をガスが流れるときの騒音のスペクトルのうち、前記サイレンサによって削減される周波数を測定する工程と、
前記測定された周波数と、前記サイレンサの設計上の消音ピーク周波数との比較に基づいて、前記断熱材の量を調節する工程
とを具備するサイレンサのチューニング方法。
【請求項３】
筒型のガス流路を形成する配管を備える煙突と、
前記煙突に取り付けられるサイレンサとを具備する船舶であって、
前記サイレンサは、前記配管の外周側を取り囲む筒型の部材であり、複数の孔を介して前記ガス流路と連通する一端と、閉じた他端とを有する共鳴室と、
前記配管の外周と前記筒型の部材の内周との隙間に配置される断熱材とを具備する
船舶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サイレンサに関する。本発明は特に、煙突の騒音を減音するサイレンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶の煙突に、騒音を低減するためのサイレンサ（サプレッサー）が取り付けられる。サイレンサの一種として、所定の周波数スペクトルの音響の共鳴を発生させ、その共鳴音を低減する共鳴型のサイレンサが知られている。共鳴型のサイレンサの設計においては、サイレンサ（共鳴室）の内部容積を調節することで、騒音低減効果が最大となる周波数が所望の値にチューニングされる。
【０００３】
図１は、サイレンサの一例を示す。エンジンの排気ガスを排気口１０２から排出する等の目的で配管１０１が設置される。配管１０１の周囲にサイレンサ１０３が取り付けられる。サイレンサ１０３は、それぞれ円筒形の外周壁１０４と内周壁１０８とによって形成され、上端が天板１０５で閉じられた共鳴室１０６を有する。配管１０１と共鳴室１０６とは多数の孔１０７で連通する。
【０００４】
配管１０１を通って排気ガスが排気口１０２から排気される際、騒音が発生する。その騒音の一部は、孔１０７を通して共鳴室１０６に導入される。騒音の一部が共鳴室１０６の内部で共鳴し、孔１０７においてその空気の振動によるエネルギーが熱に変換されることにより、騒音が低減する。
【０００５】
サイレンサの参考例として、特許文献１に、エンジンの吸気サイレンサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６２−６４８６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サイレンサは、消音性能が最大となる減音ピーク周波数（設計値）が、騒音が最大となる周波数と一致するように設計される。図２Ａは、エンジンの騒音レベルの周波数スペクトルの一例を示す。この例では、周波数ｆ０で騒音が最大となる。このような場合、サイレンサは、図２Ｂの中央に実線で示された曲線のように、減音ピーク周波数がｆ０となるように設計される。
【０００８】
しかしながら、実際にサイレンサを煙突に設置した場合、図２Ｂに点線で示したように、減音ピーク周波数（実測値）が設計値からズレる場合がある。このようなズレΔｆ０は、例えばサイレンサの温度が設計上の想定からズレたために音速が変化することによって発生し得る。
【０００９】
減音効果を向上するために、消音周波数の再調整を容易に行うことを可能とする技術が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一側面において、サイレンサは、筒型のガス流路を形成する配管の外周側を取り囲む筒型の部材であり、複数の孔を介してガス流路と連通する一端と、閉じた他端とを有する共鳴室と、配管の外周と筒型の部材の内周との隙間に配置される断熱材とを備える。
【発明の効果】
【００１１】
本発明により、消音周波数の再調整を容易に行うことを可能とする技術が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、参考例におけるサイレンサの斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、騒音レベルの周波数スペクトルを示す。
【図２Ｂ】図２Ｂは、減音レベルの周波数スペクトルを示す。
【図３】図３は、船舶の断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態におけるサイレンサの斜視図である。
【図５】図５は、サイレンサのチューニング方法の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図３は、本発明の一実施形態における煙突が適用される船舶の側面からの模式的な断面図を示す。船舶１は、エンジン２を搭載する。エンジン２が推進機３を駆動することにより、船舶１が推進する。エンジン２は、動力を発生するために、吸気配管４から空気を取り込み、排気配管６から排気ガスを排出する。吸気配管４と排気配管６に、それぞれサイレンサ５、７が取り付けられる。
【００１４】
図４は、本発明の一実施形態におけるサイレンサ１０の構成例を示す。本実施形態におけるサイレンサ１０は、図３の吸気配管４のサイレンサ５と、排気配管６のサイレンサ７のいずれにも適用できる。サイレンサ１０は、排気口１２において開口する配管１１の上端付近に取り付けられる。
【００１５】
図４の例では、煙突の排気が通る配管１１は、鉛直方向（ｚ軸方向）を向く中心軸Ｃを有し半径Ｌ１の円筒形である。配管１１はこのような円筒形でなくてもよいし、鉛直方向から傾いていてもよい。
【００１６】
サイレンサ１０は、概ね配管１１と同軸で半径方向に厚みを有する二重円筒形状を有する。その二重円筒形状は、配管１１と同軸で半径Ｌ２（Ｌ２＞Ｌ１）の円筒形の内周壁１３と、配管１１と同軸で半径Ｌ３（Ｌ３＞Ｌ２）の円筒形の外周壁１４とによって形成される。内周壁１３と外周壁１４との間の空間は、音響が共鳴する共鳴室１６として機能する。共鳴室１６の上端は、円環状の天板１５によって閉じられる。サイレンサ１０は、共鳴室１６による共鳴音のピークが配管１１の騒音のピークと一致するように設計される。
【００１７】
共鳴室１６の下端は、配管１１の外周壁に設けられる多数の孔１７を介して、配管１１の内部に連通する。具体的には、外周壁１４は高さｚ１からｚ３までの間に設けられる。内周壁１３は、高さｚ２（ｚ２＞ｚ１）からｚ３までの間に設けられる。図４の例では配管１１の高さｚ３とサイレンサ１０の高さｚ３とは一致しているが、必ずしもその必要は無い。
【００１８】
高さｚ１からｚ２の間において、サイレンサ１０は配管１１に接続する接続部１９を有する。接続部１９においてサイレンサ１０は、内周の半径がＬ１、外周の半径がＬ３である。接続部１９の下端（高さｚ１）は、円環状の部材によって閉じられる。接続部１９の半径Ｌ１とＬ２の間の上端も、円環状の部材によって閉じられる。その結果、共鳴室１６は、配管１１のガス流路と連通する一端（孔１７）と、閉じた他端（天板１５）を除いて略閉じられた空間として形成される。
【００１９】
配管１１の外周と、サイレンサ１０の内周壁１３との間には、円筒形状の隙間が存在する。この隙間に、断熱材１８が取り付けられる。例えば配管１１の周囲にシート状の断熱材１８が巻き付けられる。この断熱材１８は、厚さ（配管１１の半径方向のサイズ）が調節可能である。断熱材の材料として、グラスウールが例示される。
【００２０】
排気ガスが流れているとき、配管１１の温度が上昇する。その配管１１の熱がサイレンサ１０に伝わる。断熱材１８の量（厚さ）を調節することによって、配管１１からサイレンサ１０に伝わる輻射熱の伝熱量を調節することができる。その結果、サイレンサ１０の温度を微調節し、減音ピーク周波数が煙突の騒音と一致するように正確にチューニングをすることが可能となる。
【００２１】
サイレンサ１０の減音ピーク周波数（実測値）が、排気ガスによる騒音が最大となる騒音ピーク周波数よりも高い場合、そのズレ量Δｆ０に応じて、断熱材１８を厚くする。その結果、サイレンサ１０の温度が低下し、共鳴室１６における音速が低下する。音速の低下量に応じて、サイレンサ１０の騒音ピーク周波数も低下する。このようにして、断熱材１８の量（厚さ）を調節することにより、サイレンサ１０を設置後に容易に再チューニングを行うことができる。減音ピーク周波数が騒音ピーク周波数よりも低い場合は、逆に、断熱材１８の厚さを薄くする。
【００２２】
設計段階において、ある程度の厚さの断熱材１８を隙間に施工した状態を想定して減音ピーク周波数（設計値）を決めることが望ましい。言い換えれば、断熱材１８を施さない状態においては、減音ピーク周波数が騒音ピーク周波数よりもやや小さい値となるように、サイレンサ１０を設計する。このように設計すると、減音ピーク周波数（実測値）が騒音ピーク周波数よりも大きい場合でも小さい場合でも、断熱材１８の厚さを調節することにより、チューニングが可能である。
【００２３】
このような調節方法について、図５を参照して、より詳細に説明する。図５の左側に、サイレンサ付きの煙突の断面図を示す。煙突の配管１１のサイレンサ１０よりもエンジン２側に、入口側マイクロフォンが設置される。入口側マイクロフォンは、配管１１から発生する音声を電気信号に変換することにより、サイレンサ１０による減音前の配管１１の音響を示す入口側音声データ２０を生成する。エンジン２側から見てサイレンサ１０と同じか、それよりも下流側の配管１１に、出口側マイクロフォンが設置される。出口側マイクロフォンは、配管１１から発生する音声を電気信号に変換することにより、サイレンサ１０による減音後の配管１１の音響を示す出口側音声データ２１を生成する。
【００２４】
エンジン２が通常運転中であり、吸気配管４からの吸気と排気配管６からの排気が行われている状態で、入口側音声データ２０と出口側音声データ２１が生成される。記録部２２は、所定の期間の入口側音声データ２０と出口側音声データ２１とをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録する。
【００２５】
高速フーリエ変換部２３は、記録部２２に記録された入口側音声データ２０を高速フーリエ変換によって周波数解析する。その結果として出力される入口側音声の周波数スペクトルが、記録データ２４にデータＤ１として例示されている。高速フーリエ変換部２３は更に、記録部２２に記録された出口側音声データ２１を高速フーリエ変換によって周波数解析する。その結果として出力される出口側音声の周波数スペクトルが、記録データ２４にデータＤ２として例示されている。
【００２６】
演算装置により、データＤ１からデータＤ２が周波数毎に引き算されることにより、減音量のスペクトルを示すデータＤ３が生成され、出力装置に出力される。データＤ３の横軸は周波数であり、縦軸は減音量を示す。このデータＤ３のピークを読み取ることにより、サイレンサ１０の減音ピーク周波数を知ることができる。一方、データＤ１のピークを読み取ることにより、低減すべき騒音が最大となる騒音ピーク周波数を読み取ることができる。
【００２７】
データＤ１とデータＤ３に基づいて、騒音ピーク周波数に対する減音ピーク周波数の大小関係と、そのずれ量とを知ることができる。その大小関係に応じて、断熱材１８を追加するか削減するかが決定される。更に、そのずれ量に応じて、断熱材１８の追加量又は削減量が決定される。断熱材１８の量の調節後、再び入口側音声データ２０と出口側音声データ２１を取得し、データＤ１とデータＤ３を比較することにより、最適なチューニングが達成されたか否かを確認することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１  船舶
２  エンジン
３  推進機
４  吸気配管
５  サイレンサ
６  排気配管
７  サイレンサ
１０  サイレンサ
１１  配管
１２  排気口
１３  内周壁
１４  外周壁
１５  天板
１６  共鳴室
１７  孔
１８  断熱材
１９  接続部
２０  入口側音声データ
２１  出口側音声データ
２２  記録部
２３  高速フーリエ変換部
２４  記録データ
１０１  配管
１０２  排気口
１０３  サイレンサ
１０４  外周壁
１０５  天板
１０６  共鳴室
１０７  孔
１０８  内周壁
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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