(57)【要約】【課題】風路の曲がり部における音波の反射干渉の効果による減音性能を犠牲にすることなく、圧力損失を小さくする。【解決手段】風路の曲がり部に設置するためのコーナーベーンが提供される。かかるコーナーベーンの少なくとも一部が音響的に透過性を有し、且つ、風路を通過する気流に対して通過抵抗を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
風路の曲がり部に設置するためのコーナーベーンであって、
前記コーナーベーンの少なくとも一部が音響的に透過性を有し、且つ、風路を通過する気流に対して通過抵抗を有する、コーナーベーン。
【請求項２】
請求項１に記載のコーナーベーンであって、前記コーナーベーンの少なくとも一部は、減音させる周波数での透過損失が３ｄＢ以下である、コーナーベーン。
【請求項３】
風路の曲がり部に設置するための消音器であって、前記消音器は、
風路の曲がり部に対応する曲り部を備える消音器本体と、
前記消音器本体の前記曲り部に配置されるコーナーベーンと、を有し、
前記コーナーベーンの少なくとも一部が音響的に透過性を有し、且つ、風路を通過する気流に対して通過抵抗を有する、消音器。
【請求項４】
請求項３に記載の消音器であって、前記コーナーベーンの少なくとも一部は、減音させる周波数での透過損失が３ｄＢ以下である、消音器。
【請求項５】
請求項３または４に記載の消音器であって、
前記消音器の前記曲り部は９０度の角度で曲がる、消音器。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか一項に記載の消音器であって、前記消音器は、複数のコーナーベーンを備え、前記コーナーベーンは、前記消音器の前記曲り部の最も外側の位置において、気流の通過方向に最大の寸法を備えるコーナーベーンが配置される、消音器。
【請求項７】
請求項６に記載の消音器であって、前記コーナーベーンは、前記消音器の前記曲り部の外側に向かうほど、気流の通過方向に大きな寸法を備えるコーナーベーンが配置される、消音器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体の通路の曲がり部に設置するための音響透過性を有するコーナーベーン、および該コーナーベーンを用いた消音器に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物内の換気ダクトやトンネル換気用のコンクリートダクトなどの気体の通路を形成する風路（ダクト）１００は、曲り部１５８を備えることがある（図５参照）。風路１００の曲がり部１５８では、気体が曲り部１５８を流れるときに気流が乱れて圧力損失が生じる。そのため、風路１００の曲がり部１５８における気流の乱れを抑制して圧力損失を小さくするために、コーナーベーン（Corner Vane、変流板）１１０を設けることがある（図６、７参照）。
【０００３】
曲り部を備える風路には、曲がり部で音が反射し干渉することによる減音効果がある。また、減音効果をいっそう高めるために、風路１００の内側に吸音材１６０を設けることがある（図８参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平６−１４０１３号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４０９４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、コーナーベーンは、風路の曲がり部での圧力損失を低減するために設置され、その形状は、気体の流れがスムーズになるようにされてきた。
【０００６】
風路の曲がり部では音波が反射をするため、経路の内側と外側での位相差により音波が干渉し合って減音させる効果を有する。ところが、曲がり部にコーナーベーンを設置すると、音波は気体の流れと同様に流れ方向に沿って反射されるために、位相差による干渉作用が小さくなり、減音効果は縮小してしまう。騒音の波長に対してサイズの小さいコーナーベーンを設置する場合（たとえば図７参照）、減音効果の縮小は少くて済む。これに対し、騒音の波長に対してサイズの大きなコーナーベーンを設置する場合（たとえば図６参照）、反射の経路によって生じる位相差による干渉作用が小さくなるため、減音効果は縮小してしまう。
【０００７】
特許文献１、２においては、コーナーベーンをスプリッタ構造（図９参照）とすることで、減音性能を向上させ、同時に整流することにより圧力損失を減少させている。しかし、コーナーベーンをスプリッタ構造としても音波の位相差による干渉作用が小さくなるために、減音効果は減少してしまう。
【０００８】
本願発明は、風路の曲がり部における音波の反射・干渉の作用による減音性能を犠牲にすることなく、圧力損失を小さくするコーナーベーンを提供することを１つの目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一実施形態によれば、風路（ダクト）の曲がり部に設置するためのコーナーベーンが提供され、かかるコーナーベーンの少なくとも一部が音響的に透過性を有し、且つ
、風路を通過する気流に対して通過抵抗を有する。
【００１０】
一実施形態によれば、コーナーベーンの少なくとも一部は、減音させる周波数での透過損失が３ｄＢ以下である。
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、風路の曲がり部に設置するための消音器が提供される。かかる消音器は、風路の曲がり部に対応する曲り部を備える消音器本体と、消音器本体の曲り部に配置されるコーナーベーンと、を有する。かかるコーナーベーンの少なくとも一部は、音響的に透過性を有し、且つ、風路を通過する気流に対して通過抵抗を有する。
【００１２】
一実施形態によれば、消音器に設置されるコーナーベーンの少なくとも一部は、減音させる周波数での透過損失が３ｄＢ以下である。
【００１３】
一実施形態よれば、消音器の曲り部は９０度の角度で曲がる。
【００１４】
一実施形態によれば、消音器は、複数のコーナーベーンを備え、コーナーベーンは、消音器の曲り部の最も外側の位置において、気流の通過方向に最大の寸法を備えるコーナーベーンが配置される。
【００１５】
一実施形態によれば、消音器に設置されるコーナーベーンは、消音器の曲り部の外側に向かうほど、気流の通過方向に大きな寸法を備える。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施形態による、音響透過性を有するコーナーベーンを備える消音器を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による、音響透過性を有する複数のコーナーベーンを備える消音器を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態による、音響透過性を有する複数のコーナーベーンを備える消音器を示す図である。
【図４】本発明の一実施形態による、音響透過性を有するコーナーベーンを備える、吸音材が内貼りされた消音器を示す図である。
【図５】曲り部を備える換気ダクトなどの風路を示す図である。
【図６】音響透過性を有さないコーナーベーンが設置された風路を示す図である。
【図７】音響透過性を有さない複数のコーナーベーンが設置された風路を示す図である。
【図８】吸音材が設置された風路を示す図である。
【図９】スプリッタ構造の消音器を示す図である。
【図１０】音響透過性を有さないコーナーベーンを備える、吸音材が内貼りされた消音器を示す図である。
【図１１】図４、図８、図１０に示される消音器の減音効果を示すグラフである。
【図１２】図４、図８、図１０に示される消音器の圧力損失を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下に、本発明に係るコーナーベーン、およびコーナーベーンを用いた消音器の実施形態を添付図面とともに説明する。添付図面において、同一または類似の要素には同一または類似の参照符号が付され、各実施形態の説明において同一または類似の要素に関する重複する説明は省略することがある。また、各実施形態で示される特徴は、互いに矛盾しない限り他の実施形態にも適用可能である。
【００１８】
図１は、一実施形態によるコーナーベーン１０、およびコーナーベーン１０を用いた消
音器５０を示しており、気流の通過方向に平行な水平面で切り出した断面で示している。消音器５０は、建物内の換気ダクトまたはトンネル換気用のコンクリートダクトなどの風路（ダクト）の曲がり部に設置される。
【００１９】
かかる消音器５０は、入口部５２および出口部５４を備える中空の消音器本体５６を有する。消音器本体５６は、曲がり部５８を備える。一実施形態において、消音器本体５６の曲がり部５８は、約９０度の角度で曲がる。曲り部５８の角度は、設置する風路の曲がり部に一致するように形成されるが、必ずしも９０度でなくてもよい。消音器５０は、曲がり部５８に設置される少なくとも１つのコーナーベーン１０を有する。風路を通過する気流は、消音器５０の入口部５２から入り、消音器本体５６の曲がり部５８を通り、出口部５４から出る。
【００２０】
コーナーベーン１０は、消音器５０の曲がり部５８を通過する気流がスムーズに流れるように気流を整流することにより、通過する気流の圧力損失を低減する形状となっている。そのような形状は当業者に既知であるので本明細書では特に説明しない。コーナーベーン１０は、コーナーベーン１０を形成する材料の少なくとも一部が音響的に透過性を有し、且つ、風路および消音器５０内を通過する気流に対して通過抵抗を有する。ここで、「音響的に透過性を有する」とは、コーナーベーン１０を形成する材料の一方の側から他方の側への音響透過損失が３ｄＢ以下であることを意味する。音響透過性を備えるコーナーベーン１０は、金属繊維板、金属焼結板、多孔板、多孔質セラミックス、発砲コンクリート、クロス、不織布、多孔質材、ゴム、シリコーン、およびこれらの任意の組み合わせから形成することができる。コーナーベーン１０は、上述した音響透過性を備える限り、他の材料で形成してもよい。
【００２１】
かかる構成により、換気ダクトを通る気流は、消音器５０の入口５２から入り、消音器本体５６の曲がり部５８でコーナーベーン１０により整流された後に、出口部５４から出る。そのため、圧力損失は音響透過性を有しないコーナーベーンとほぼ同等の大きさとなる。ただし、コーナーベーンを備えないエルボ型消音器（たとえば図５参照）のよりは小さくなる。
音響透過性のコーナーベーン１０の場合、コーナーベーンにて音波の大部分が透過するため、曲がり部での反射とそれに続く干渉の作用は、音響透過性無しのコーナーベーンより大きくなる。すなわち、減音性能は、コーナーベーンを備えないエルボ型消音器、音響透過性有りのコーナーベーン付エルボ型消音器、音響透過性無しのコーナーベーン付エルボ型消音器の順に低下する。
【００２２】
音響透過性を備える材料の一般的特性として、高周波音よりも低周波音の方が透過しやすい。そのため、本発明の実施形態の消音器５０においては、低周波成分は音響透過性を有するコーナーベーン１０を透過するので、反射とそれに続く経路差による干渉作用により消音器５０の曲がり部５８で減音されるが、高周波成分はコーナーベーン１０を透過しにくいので、消音器５０の曲がり部５８で減音されず、コーナーベーン１０を備えないエルボ型消音器（たとえば図５参照）に比べて減音効果が減少する。ただし、消音器の一般的特性として、低周波成分よりも高周波成分の方が減音性能が高いため、高周波成分は必要以上に減音されることが多く、高周波成分の減音性能が不足したとしても問題になることは少ない。また、本発明の実施形態においては、コーナーベーン１０を設置することにより、コーナーベーン１０を備えないでスプリッタ形とした従来技術（たとえば図９）における曲り部分の急拡大や急縮小に伴う気流発生音（一般に、高周波成分が多くを占める）が生じないため、高周波成分の減音性能低下は相殺される。
【００２３】
図２は、一実施形態による音響透過性を有するコーナーベーン１０、およびコーナーベーン１０を用いた消音器５０を示している。図１の実施形態による音響透過性を有するコ
ーナーベーン１０との違いは、図１よりもサイズの小さなコーナーベーン１０が複数設置されていることであり、その他の構成は図１と同様とすることができるので説明を省略する。一般に、図１に示すサイズの大きなコーナーベーンは、気流の整流効果、すなわち圧力損失を低減する効果が大きいが、音波の大部分はコーナーベーンを透過するので、反射とそれに続く経路差による干渉作用が起こりやすく、減音効果が低下することはない。一方、図２に示す実施形態のような小さなコーナーベーンでは、気流の整流効果、すなわち圧力損失を低減する効果は小さくなるが、音波の透過量は多いので、減音効果は図１より優る。本発明においては、コーナーベーン１０の大きさ、および設置する数を調整することで、所望の圧力損失と減音効果を得ることができる。
すなわち、圧力損失は、コーナーベーンを備えないエルボ型消音器、図２の音響透過性を有するコーナーベーン、図１の音響透過性を有するコーナーベーンの順に小さくなる。減音性能は、図１の音響透過性を有するコーナーベーン、図２の音響透過性を有するコーナーベーン、コーナーベーンを備えないエルボ型消音器の順に大きくなる。
【００２４】
図３は、一実施形態による音響透過性を有するコーナーベーン１０、およびコーナーベーン１０を用いた消音器５０を示している。かかる実施形態において、消音器５０に複数のコーナーベーン１０が設置され、消音器５０の曲がり部５８の外側に向かうほど、より大きな寸法を備えるコーナーベーン１０が配置されている。その他の構成については、図２の実施形態と同様とすることができるので説明を省略する。図３に示すように、コーナーベーン１０を外側ほど大きくすることにより圧力損失を理想的に小さくすることができ、減音性能もコーナーベーンを備えないエルボ型消音器に近い性能を得ることができる。
【００２５】
図４は、一実施形態による音響透過性を有するコーナーベーン１０、およびコーナーベーン１０を用いた消音器５０を示している。かかる消音器５０においては、消音器本体５６の内側に吸音材６０が設置されている。その他の構成については、図１と同様とすることができるので説明を省略する。図４では、吸音材６０が設置されるので、吸音材６０を設置しない場合と比べて減音効果が大きくなる。特に、コーナーベーン１０の設置により減音されにくくなった高周波成分の減音を補助的に行うことができる。なお、図４の実施形態においては、大きなコーナーベーン１０を１つだけ設置しているが、図２の実施形態のように小さなコーナーベーン１０を複数設置することもでき、また、図３の実施形態のように、寸法の異なるコーナーベーン１０を複数設置するようにしてもよい。
【００２６】
図１０は、音響透過性を有さないコーナーベーン１１０を備える、吸音材が内貼りされた消音器を示す図である。図１０の消音器において、コーナーベーン１１０が音響透過性を有さないことを除いて、図４に示される消音器と同様の構成とすることができる。
【００２７】
次に、図４、図８、図１０に示した消音器の減音効果及び圧力損失の低減効果を確認した実験の結果について説明する。図１１は、図４、図８、図１０の消音器における減音効果を示すグラフである。図４、図１０は吸音材を内貼りした図８の消音器に、音響透過性を有するコーナーベーン１０（図４）と音響透過性を有さないコーナーベーン１１０（図１０）を設置したものである。このグラフにおいて、横軸は周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸は挿入損失（ｄＢ）を示す。なお、挿入損失は、消音器の減音効果を表す値であり、挿入損失が大きいほど減音効果は高い。なお、図８の吸音材を内貼りした消音器と図１０の音響透過性を有さないコーナーベーン１１０を設置した消音器は、従来の消音器の形態である。本実験で用いた音響透過性を有するコーナーベーン１０に使用した材料は金属繊維板、音響透過性を有さないコーナーベーン１１０に使用した材料は厚さ0.8mmの鋼板である。
【００２８】
図１１のグラフ中、実線はコーナーベーンを有さない図８の消音器の挿入損失を示し、破線は音響透過性を有するコーナーベーン１０を設置した消音器（図４）の挿入損失を示
し、点線は音響透過性を有さないコーナーベーン１１０を設置した消音器（図１０）の挿入損失を示す。図１１に示されるように、音響透過性を有さないコーナーベーン１１０を設置した場合はコーナーベーンがない場合に比べて、250Hz〜8000Hzで減音効果が低くなっている。それに対し、音響透過性を有するコーナーベーン１０を設置した場合は250Hz〜2000Hzでコーナーベーンを設置しない場合とほぼ同等の減音効果があり、4000Hz〜8000Hzについても、音響透過性の有さないコーナーベーン１１０を設置した場合に比べ、減音効果は高くなっている。
【００２９】
図１２は、図１１で減音効果を示した消音器と同じ消音器の圧力損失を示すグラフである。このグラフにおいて、横軸は動圧（Ｐａ）を示し、縦軸は圧力損失（Ｐａ）を示す。グラフ中、実線はコーナーベーンを有さない図８の消音器の圧力損失を示し、破線は音響透過性を有するコーナーベーン１０を設置した消音器（図４）の圧力損失を示し、点線は音響透過性を有さないコーナーベーン１１０を設置した消音器（図１０）の圧力損失を示す。図１１において説明した減音効果を確認する実験と同様に、図８の吸音材を内貼りした消音器と図１０の音響透過性を有さないコーナーベーン１１０を設置した消音器は、従来の消音器の形態である。
【００３０】
図１２に示されるように、コーナーベーン１０、１１０を設置した形態は、コーナーベーンを設置しない形態よりも圧力損失が小さくなっている。
【００３１】
以上の実験の結果より、音響透過性を有するコーナーベーンを設置した消音器は、コーナーベーンを設置しない従来のコーナーベーンの無い消音器と同等の減音性能を発揮し、音響透過性を有さないコーナーベーンを設置した形態より高い減音性能を有するとともに、従来のコーナーベーンの無い消音器よりも圧力損失を低減することができ、従来の音響透過性を有さないコーナーベーンを設置した形態とほぼ同等に圧力損失を低減することができることが分かった。したがって、コーナーベーンに音響透過性材料を使用する事で、期待された効果を得られることを確認した。音響透過性を有するコーナーベーン１０の材料は、金属繊維板には限られず、上述した材料でもそれ以外でもよい。
【００３２】
以上のように本願発明の実施形態を説明してきたが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。また、上述の実施形態のそれぞれの特徴は互いに矛盾しない限り組み合わせまたは交換することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１０    コーナーベーン（音響透過性を有する）
５０    消音器
５２    入口部
５４    出口部
５６    消音器本体
５８    曲り部
６０    吸音材
１００  風路
１５８  曲り部
１１０  コーナーベーン（音響透過性を有さない）
１６０  吸音材
【図５】
2016028276.tif 000003
【図６】
2016028276.tif 000004
【図７】
2016028276.tif 000005
【図８】
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【図９】
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【図１２】
2016028276.tif 000008
【図１】
2016028276.tif 000009
【図２】
2016028276.tif 000010
【図３】
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【図４】
2016028276.tif 000012
【図１０】
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【図１１】
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