(57)【要約】【課題】流れの抵抗が小さく、広範囲の周波数の吸音性能に優れ、劣化もしにくく、軽量な、流れの中に設置される吸音構造体を提供する。【解決手段】コルゲート形状の芯材の両面と少なくとも１つの側面に金属繊維シート材が取り付けられていて、該金属繊維シート材は該芯材の両面に密着し、該金属繊維シート材が存在する該心材の側面側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円状、半楕円状、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する側面側が流れの上流側に向けて設置されて用いられる吸音構造体。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コルゲート形状の芯材の両面と少なくとも１つの側面に金属繊維シート材が取り付けられていて、該金属繊維シート材は該芯材の両面に密着し、該金属繊維シート材が存在する該心材の側面側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円状、半楕円状、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する側面側が流れの上流側に向けて設置されて用いられることを特徴とする吸音構造体。
【請求項２】
前記芯材のコルゲート状の山高さが徐変することにより、幅が徐変していることを特徴とする、請求項１に記載の吸音構造体。
【請求項３】
芯材が、幹と枝から成る形状であって、該芯材の幹の少なくとも一方の先端および枝先端に該金属繊維シート材が密着して取り付けられて、該金属繊維シート材が該芯材を囲み、該金属繊維シート材が密着した該幹の先端側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円、半楕円、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する先端側が流れの上流側に向けて設置されて用いられることを特徴とする吸音構造体。
【請求項４】
前記芯材の枝部分の長さが徐変することにより、幅が徐変していることを特徴とする、請求項３に記載の吸音構造体。
【請求項５】
前記芯材の幹がコルゲート状になっていることにより、前記金属繊維シート材と前記芯材の幹との距離が複数種類あることを特徴とする、請求項３に記載の吸音構造体。
【請求項６】
前記金属繊維シート材の材質がアルミニウムあるいはアルミニウム合金で、それらをシート状に成形後、焼結して一体化したものを使用することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の吸音構造体。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の吸音構造体が、金属繊維シート材のある平面が流れ方向と略平行となるように、間隔をおいて、流れを有する開口部に配置されていることを特徴とする吸音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸音構造体および吸音装置に関し、詳しくは、工場の排気ダクトや、機械の排気ダクトなどの、空気の流れがあるところから発生する騒音対策に好適な低圧力損失型吸音構造体および吸音装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
工場の排気ダクトや、機械の排気ダクトなどの、空気の流れがあるところから騒音が出る例は多く、騒音対策が必要な場合がある。
このように流れがあるところで使用される消音器の種類は、大きくＡ）吸音形、Ｂ）リアクティーブ形、Ｃ）アクティーブ形に大別される。
Ａは、ダクトの内面にグラスウールやロックウールなどの吸音材を貼り付けたり、ダクトの断面を吸音材で仕切るように分散配置するものが知られている。
Ｂは、ダクトの途中が太くなっている拡張室形や、位相差で音を打ち消しあうような構造にした干渉形、ヘルムホルツやサイドブランチなどの共鳴形、などが知られている。
Ｃは、マイクで拾った音を解析し、逆位相の音を人工的に出して打ち消しあわせるものである。
【０００３】
しかし、このような消音器には、以下のような問題点がある。
Ａ）ロックウールやグラスウールは吸音するのに十分な厚みが必要なため、ダクトが狭くなってしまう。特に、分散配置するとダクトの圧力損失が大幅に増大するため、所定の排気性能を確保するためには送風機の出力を上げねばならない。また、排気のガスによっては繊維のバインダーの劣化が著しく進行し、吸音性能が低下する。また、排気風によって繊維が飛散する。
Ｂ）ある程度の広いスペースが必要となるので、設置しにくい。
Ｃ）高価。
【０００４】
また、特許文献１には、背後空気層による吸音を行う吸音装置において、音波の流動的な性質を利用することで、限られた厚さでありながら、両面からの吸音を低音域まで行うことができる吸音装置が記載されている。この吸音装置（吸音パネル）は、金属繊維材料を圧縮成形した一対の板状吸音材１０１、１０３でもって、アルミニウム板１０２が挟まれている。この吸音構造では、金属繊維シートでコルゲート形状板を挟み込んでいる。これにより、両面から吸音できる構造としており、音響的な仕切りや両面から入射する騒音の吸音板に好適とされている。
しかし、この特許文献１に記載の吸音パネルを、工場の排気ダクトや、機械の排気ダクトなどの空気の流れがあるところから発生する騒音対策に使うべく流れに対して平行に置いた場合、吸音効果は発揮するかもしれないが、側面部分が流れに対して大きな抵抗になってしまう。そのため、排気の機能が損なわれる。
【特許文献１】特開２００１−１６６７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、以上で述べたような従来の吸音構造の問題点を解消し、流れの抵抗が小さく、広範囲の周波数の吸音性能に優れ、劣化もしにくく、軽量な、流れの中に設置される吸音構造体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、
（１）コルゲート形状の芯材の両面と少なくとも１つの側面に金属繊維シート材が取り付けられていて、該金属繊維シート材は該芯材の両面に密着し、該金属繊維シート材が存在する該芯材の側面側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円状、半楕円状、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する側面側が流れの上流側に向けて設置されて用いられることを特徴とする吸音構造体、
（２）前記芯材のコルゲート状の山高さが徐変することにより、幅が徐変していることを特徴とする、（１）項に記載の吸音構造体、
（３）芯材が、幹と枝から成る形状であって、該芯材の幹の少なくとも一方の先端および枝先端に該金属繊維シート材が密着して取り付けられて、該金属繊維シート材が該芯材を囲み、該金属繊維シート材が密着した該枝の先端側において、該金属繊維シート材の断面形状が半円、半楕円、片側テーパーまたは両側テーパーであり、かつ該断面形状を有する先端側が流れの上流側に向けて設置されて用いられることを特徴とする吸音構造体、
（４）前記芯材の枝部分の長さが徐変することにより、幅が徐変していることを特徴とする、（３）項に記載の吸音構造体、
（５）前記芯材の幹がコルゲート状になっていることにより、前記金属繊維シート材と前記芯材の幹との距離が複数種類あることを特徴とする、（３）項に記載の吸音構造体、
（６）前記金属繊維シート材の材質がアルミニウムあるいはアルミニウム合金で、それらをシート状に成形後、焼結して一体化したものを使用することを特徴とする、（１）〜（５）のいずれか１項に記載の吸音構造体、および
（７）（１）〜（６）のいずれか１項に記載の吸音構造体が、金属繊維シート材のある平面が流れ方向と略平行となるように、間隔をおいて、流れを有する開口部に配置されていることを特徴とする吸音装置、
を提供するものである。
本発明において、流れとは、空気や各種排気ガスなどの気体の流れを意味するが、ミストなどの少量の液体または細かい粒子などの固体を含むものであっても良い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による吸音構造体によれば、流れの上流側の端部形状を抵抗が小さいものにしているので流れを阻害しない。また、表面の金属繊維シート材と芯材の距離を複数種類にすれば、広範囲の周波数を吸音することができる。また、吸音材として作用する金属繊維シート材であるので劣化もしにくく、特に、材質をアルミにすれば耐食性に優れて軽量な吸音構造体とすることができる。また、このような吸音構造体により、排気口などの流れを有する開口部に設置するのに好適な吸音装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、以下の実施態様で記す材料、構成、数値は例示であって、適宜変更できる。
【０００９】
図１（ａ）は、本発明の吸音構造体の第１実施形態の一実施態様の全体斜視図を、図２は、その断面図を示すものである。吸音構造体１は、主に、コルゲート状芯材２、金属繊維シート材３から構成されており、金属繊維シート材３がコルゲート状芯材２を囲んでいて、シート材３とコルゲート状芯材の両面２ａ、２ｂおよび一方の側面２ｃは密着している構造となっている。ここで、コルゲート状芯材の両面とは、長手方向に断続的に連なった平面により形成された２面を言う。また、コルゲート状芯材の側面とは、コルゲートの端部の短手方向の平面をいう。図１（ｂ）は芯材２を示す斜視図であり、芯材２は厚さ２ｍｍのアルミニウム板を、コルゲート状に形成したものである。図１（ｃ）は金属繊維シート材３を示す斜視図であり、金属繊維シート材３は、径１００μｍ前後の細い繊維をシート状に成形し圧延して厚さ約１ｍｍとしている。吸音構造体の全体寸法としては、幅８５ｍｍ、長さ５００ｍｍ、高さ２５０ｍｍ、である。吸音構造体の少なくとも流れの上流側に向いている部分４のシート材３の断面は、図１及び図２に示されるような半円状に限定されるものではなく、半楕円状あるいは片側テーパーあるいは両側テーパーであっても良い。これらの形状を有することで、本実施形態の吸音構造体は、排気口などに配置された際にも流れを阻害せず、そのため排気機能を阻害しない。
図３（ａ）は、本発明の吸音構造体の第１実施形態の変形実施態様の全体斜視図、図３（ｂ）はこの芯材２を示す斜視図、図３（ｃ）はこの金属繊維シート材３を示す斜視図である。吸音構造体の少なくとも流れの上流側に向いている部分４のシート材３の断面は、両側テーパーとなっている。
【００１０】
第１実施形態の発明によれば、コルゲートの山高さ、すなわち、表面の金属繊維シート材３と芯材２のコルゲートの距離によって決まる周波数の騒音を吸音することができる。流れの上流側は流れを阻害しない形状になっていて抵抗が小さい。そのため、排気機能を阻害しない。吸音性能を発揮する吸音部分が金属繊維なので劣化による吸音性能の低下が無く、繊維の飛散も無い。
なお、表面の金属繊維シート材３と背後の芯材２との距離は、吸音したい音の周波数をもとに、若干の補正値が加味されて決められる。
【００１１】
図４は、本発明の吸音構造体の第２実施形態の断面図を示すものである。図４（ａ）は芯材２のコルゲート形状の山高さ５が、流れの上流側に向いている部分４の側の一端から他端に向かって徐々に大きくなっている態様を示している。図４（ｂ）は芯材２のコルゲート形状の山高さが、流れの上流側に向いている部分４の側の一端から他端に向かって徐々に小さくなっている態様を示している。これらにより、芯材のコルゲート状の山高さ５が徐変することにより、幅が徐変し、表面の金属繊維シート材３と芯材２のコルゲートとの間の距離が複数種類存在することになり、より広い周波数範囲の騒音を吸音することができる。これ以外の構造、材料等については、第１実施形態と同様である。
第２実施形態の発明によれば、複数の周波数の騒音を吸音できる。その上、幅が徐々に変化するだけなので流れを阻害しない。そのため、排気機能を阻害しない。
【００１２】
図５（ａ）は、本発明の吸音構造体の第３実施形態の一実施態様の全体斜視図を、図６は、その断面図を示すものである。吸音構造体１は、主に、幹材１１と枝材１２からなる芯材２、金属繊維シート材３から構成されており、金属繊維シート材３が芯材２を囲んでいて、シート材３と芯材２の枝材１２先端および枝材１２の一方の先端とは密着している構造となっている。図５（ｂ）は芯材２を示す斜視図であり、厚さ２ｍｍのアルミ板を組み合わせたものである。図５（ｃ）は金属繊維シート材３を示す斜視図であり、金属繊維シート材３は、径１００μｍ前後の細い繊維をシート状に成形し圧延して厚さ約１ｍｍとしている。吸音構造体１の全体寸法としては、幅８５ｍｍ、長さ５００ｍｍ、高さ２５０ｍｍ、である。吸音構造体１の少なくとも流れの上流側に向いている部分４のシート材３断面は、図５及び図６に示されるような半円状に限定されるものではなく、半楕円状あるいは片側テーパーあるいは両側テーパーであっても良い。これらの形状を有することで、本実施形態の吸音構造体は、排気口などに配置された際にも流れを阻害せず、そのため排気機能を阻害しない。
図７（ａ）は、本発明の吸音構造体の第３実施形態の変形実施態様の全体斜視図、図７（ｂ）はこの芯材２を示す斜視図、図７（ｃ）はこの金属繊維シート材３を示す斜視図である。吸音構造体の少なくとも流れの上流側に向いている部分４のシート材３の断面は、両側テーパーとなっている。
第３実施形態の発明によれば、第１および第２実施形態の発明に比べて、同じ幅でもより高い周波数領域の騒音を吸音することができる。
【００１３】
図８は、本発明の吸音構造体の第４実施形態の断面図を示すものである。図８（ａ）は芯材２の枝１２部分の長さが、流れの上流側に向いている部分４の側の一端から他端に向かって徐々に大きくなっている。図８（ｂ）は芯材２の枝１２部分の長さが、流れの上流側に向いている部分４の側の一端から他端に向かって徐々に小さくなっている。これらにより、芯材の枝部分の長さが徐変することにより、幅が徐変し、表面の金属繊維シート材と芯材のコルゲートの距離が複数種類存在することになり、より広い周波数範囲の騒音を吸音することができる。
第４実施形態の発明によれば、複数の周波数の騒音を吸音できる。その上、幅が徐々に変化するだけなので流れを阻害しない。そのため、排気機能を阻害しない。
【００１４】
図９は、本発明の吸音構造体の第５実施形態の断面図を示すものである。芯材２の幹１１部分がコルゲート状になっていて、その屈曲位置に枝材１２が取り付いている。これにより、表面の金属繊維シート材３と芯材２のコルゲートの距離が複数種類存在することになり、より広い周波数範囲の騒音を吸音することができる。また、吸音構造体１の幅が変わらないので流れ抵抗を増加させることが無い。
第５実施形態の発明によれば、流れ抵抗を増加させること無く、任意の複数の周波数の騒音を効果的に吸音できる。
【００１５】
また、本発明の吸音構造体の第６実施形態は、金属繊維シート材の材質をアルミニウムあるいはアルミニウム合金とし、それらをシート状に成形後、加熱することで焼結して一体化したものを使用している。
よって、第６実施形態の発明によれば、軽量で耐食性に優れる吸音構造体とすることができる。
【００１６】
図１０は、本発明の第７実施形態の吸音装置の全体斜視図を示すもので、本発明の吸音構造体１を排気口２１などの内部に流れを有する開口部に設置した吸音装置の例である。吸音構造体１は金属繊維シート材のある平面が矢印で示す流れ方向と平行となるように、間隔をおいて配置されているので、空気などの流れはその間を通る。また、吸音構造体１の端部のうち、金属繊維シート材断面が半円あるいは半楕円あるいは片側テーパーあるいは両側テーパーになっている方を流れの上流側に向けて設置することで、流れを阻害せず、排気機能を阻害しない。
よって、第７実施形態の発明によれば、流れの抵抗が小さく、広範囲の周波数の吸音性能に優れ、劣化もしにくい、軽量な、吸音装置を提供することができる。
【００１７】
上記の実施態様では、芯材２は、金属板を曲げ成形したものを組み合わせて製作したが、金属繊維シート材を支えて取付けられることに耐えられるものであれば、材質はどのような金属でも、あるいは樹脂製でもかまわない。また、アルミの押出し材などの一体構造でも、複数部品を組み合わせた構造でもかまわない。
【００１８】
本発明に用いられる金属繊維シート材３には、アルミ繊維焼結不織布を好適に用いることができる。金属繊維シート材の空隙率は好ましくは２０〜５０％の範囲内である。また、単位面積当たりの質量（目付け量）は好ましくは５００〜３０００ｇ／ｍ２の範囲内である。このような好ましい条件を満たすアルミ繊維焼結不織布としては、例えば、「フルポーラス」（登録商標、古河スカイ株式会社製）などを挙げることができる。
【００１９】
また、金属繊維シート材３は、と芯材２の接合はどのような方法でも良く、例えば同じ材質の金属同士ならスポット溶接でも良いし、リベット止めでも、接着剤で接合してもかまわない。ただし、芯材２と金属繊維シート材３の排気口などの設置場所における流れや環境による劣化に耐えることが必要である。そのために金属繊維に吸音性能が低下しない範囲で塗装したり、耐食性の皮膜を付与することができる。金属繊維シート材３や芯材２がアルミニウムあるいはアルミニウム合金の場合は、表面にアルマイトやベーマイト処理を施して耐食性を向上させることができる。また、アルミニウムあるいはアルミニウム合金の材質は、量産性、加工性、吸音性能などを考慮して決定されるのが望ましい。
【００２０】
表１は、上記本発明の第１〜第６の実施形態の構造体と従来の吸音構造体について、吸音性能、流れ抵抗、発塵性、対劣化、低コスト、省スペース、軽量性、の各項目について比較評価を示すものである。ここで、
なお、従来例としては、従来例１としてはグラスウールの吸音形、従来例２としてはリアクティーブ形（ヘルムホルツ共鳴器）、従来例３としてはアクティーブ形（スピーカ逆位相打消し構造）、従来例４として特開２００１−１６６７８０号公報（表１、「文献１」とする）に記載の吸音パネルと対比した。
また、本発明の吸音構造体はいずれも、流れの上流側に向いている部分のシート材の断面（表１では「端形状」）は、両側テーパーのものを対象とした
また、表１で、
◎は、従来例のうちの従来例４すなわち文献１の吸音パネルを基準として、これよりも明らかに優れているものに対する評価結果、
○は、従来例４すなわち文献１の吸音パネルを基準として、これとほぼ同等と考えられるものに対する評価結果、
×は、従来例４すなわち文献１の吸音パネルを基準として、これよりも明らかに劣るものに対する評価結果、
をそれぞれ示す。
ただし、「流れ抵抗」の評価については、吸音レベルの大小ではなく、より広い周波数が吸音できる、などの質的な優劣を評価基準とした。また、評価項目のうちの「流れ抵抗」のみ、従来例２のリアクティーブ型を評価の基準とした。
【００２１】
【表１】
2009037068.tif 000003
【００２２】
表１に示されるとおり、従来例の吸音構造体は上記の評価のうち、少なくとも一つは評価項目に×があるのに対し、本発明の吸音構造体はいずれも、すべての評価を満足し、優れた吸音構造体である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の吸音構造体の第１実施形態の全体斜視図である。
【図２】本発明の吸音構造体の第１実施形態の断面図である。
【図３】本発明の吸音構造体の第１実施形態の変形実施態様の全体斜視図である。
【図４】本発明の吸音構造体の第２実施形態の断面図である。
【図５】本発明の吸音構造体の第３実施形態の全体斜視図である。
【図６】本発明の吸音構造体の第３実施形態の断面図である。
【図７】本発明の吸音構造体の第３実施形態の変形実施態様の全体斜視図である。
【図８】本発明の吸音構造体の第４実施形態の断面図である。
【図９】本発明の吸音構造体の第５実施形態の断面図である。
【図１０】本発明の第７実施形態の吸音装置の全体斜視図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  吸音構造体
２  芯材
３  金属繊維シート材
４  流れの上流側に向いている部分
５  コルゲート形状の山高さ
１１  幹材
１２  枝材
２１  排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2009037068.tif 000011
【図９】
2009037068.tif 000012
【図１０】
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