(57)【要約】高い通気性と防音性能を両立することができ、また、複数の共鳴音を消音することができ、また、管状部材に合わせた設計が不要で汎用性の高い消音システムを提供することを課題とする。２つの空間を隔てる壁を貫通して設けられる管状部材に、一つ以上の消音器が配置された消音システムであって、消音器が配置された管状部材の内部空間における規格化有効弾性率をＢｎとすると、  ０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０  を満たす。
2020036029.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの空間を隔てる壁を貫通して設けられる管状部材に、一つ以上の消音器が配置された消音システムであって、
前記消音器が配置された管状部材の内部空間における規格化有効弾性率をＢｎとすると、
０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１
Ｉｍ［Ｂｎ］＞０
を満たす消音システム。
なお、規格化有効弾性率Ｂｎは、前記管状部材の第一共鳴周波数が存在するオクターブバンドで平均した値である。
【請求項２】
前記消音器は、前記管状部材の第一共鳴周波数で共鳴する構造を有さない請求項１に記載の消音システム。
【請求項３】
前記管状部材は、通気スリーブであって、
前記消音器は、前記壁と、前記壁から離間して配置される化粧板との間の、前記通気スリーブの端部に配置される請求項１または２に記載の消音システム。
【請求項４】
前記消音器は、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構を有する請求項１〜３のいずれか一項に記載の消音システム。
【請求項５】
前記変換機構は、多孔質吸音材である請求項４に記載の消音システム。
【請求項６】
前記管状部材の中心軸に垂直な断面において、前記消音器が配置された位置における断面積が、前記管状部材単体の断面積よりも大きい請求項１〜５のいずれか一項に記載の消音システム。
【請求項７】
前記消音器は、前記管状部材の内部空間に連通する空洞部を有し、
前記管状部材の内部空間および前記消音器の空洞部の合計体積は、前記管状部材単体の内部空間の体積よりも大きい請求項１〜６のいずれか一項に記載の消音システム。
【請求項８】
前記管状部材の内部空間の合計体積が１８０００ｃｍ3以下である請求項７に記載の消音システム。
【請求項９】
前記消音器が配置された前記通気スリーブ内における一方の空間側から他方の空間側までの最短距離が前記壁の厚みの１．９倍以下である請求項１〜８のいずれか一項に記載の消音システム。
【請求項１０】
前記管状部材の、前記壁に平行な断面が、９００ｃｍ2以下である請求項１〜９のいずれか一項に記載の消音システム。
【請求項１１】
前記消音器を配置した前記通気スリーブ内の通気可能な空間である通風路は、前記通気スリーブの中心軸に垂直な断面の面方向において少なくとも一部が直線上にある請求項１〜１０のいずれか一項に記載の消音システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、消音システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
換気口、空調用ダクトなど、室内と室外とを隔てる壁に設けられた、室内と室外とを貫通する管状部材において、室外からの騒音が室内に伝わるのを抑制するため、あるいは室内からの騒音が外部に伝わるのを抑制するために、管状部材内にウレタン、ポリエチレン等の吸音材を設置することが行なわれている。
しかしながら、ウレタンおよびポリエチレン等の吸音材を用いる場合には、８００Ｈｚ以下の低周波音の吸収率が極端に低くなるため、吸収率を大きくするためには体積を大きくするが必要であるが、換気口、空調用ダクトなどの通気性を確保する必要があるため、吸音材の大きさには限度があり、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。【０００３】
ここで、換気口および空調用ダクト等の管状部材における騒音として、管状部材の共鳴音が問題となる。特に、最低周波数の共鳴音が問題となる。この共鳴音が８００Ｈｚ以下の場合には、吸音材で防音するためには、吸音材の量が著しく増加してしまう。そのため、通気を犠牲にしたとしても、一般的に十分な防音性能を出すことは難しい。市販品を例にあげると、住宅用換気スリーブの内部に挿入する吸音材タイプの防音製品であるポリエチレン製防音スリーブ（株式会社新協和製  ＳＫ−ＢＯ７５）では、開口率が３６％となり大幅に通気量を低下させるにもかかわらず、８割以上の共鳴音が透過してしまう。
このような管状部材の共鳴音を消音するために、特定の周波数の音を消音する共鳴型の消音器が用いられる。【０００４】
例えば、特許文献１には、第１空間と第２空間とを仕切る仕切部に、両空間相互の通気を図る通気スリーブが貫通状態に設けられ、通気スリーブの通過音に対する消音を図る共鳴型消音機構が通気スリーブに設けられている通気孔構造であって、共鳴型消音機構は、通気スリーブの筒軸芯方向における仕切部の外の位置で、且つ、仕切部と、仕切部に沿ってその表面から離間する状態に設けられた化粧板との間の位置で、通気スリーブの外周部に形成してある通気孔構造が記載されている。また、共鳴型消音機構として、サイドブランチ型消音器、ヘルムホルツ共鳴器が記載されている。【０００５】
また、特許文献２には、自然換気口のスリーブ管内に設置して用いる消音用管状体であって、少なくとも一方の端部を閉止し、他方の端部付近に開口部を設け、一方の端部から開口部の中心までの長さがスリーブ管の全長の略半分の長さを有し、内部には多孔質材を配置する消音用管状体が記載されている。
また、特許文献２には、住宅、マンション等における外壁の厚さは、２００〜４００ｍｍ程度であり、この外壁に設けられるスリーブ管に生じる第一共鳴周波数（４００〜７００Ｈｚ）の周波数帯において遮音性能の低下が生じることが記載されている（図１５参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第４８２０１６３号公報（特開２００７−１６９９５９号公報）
【特許文献２】特開２０１６−９５０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、本発明者らの検討によれば、共鳴型の消音器を用いて、管状部材の最低共鳴周波数の音を消音する場合には、少なくとも共鳴周波数の波長の１／４の長さが必要となり、消音器のサイズが大型化してしまう。そのため、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。
また、共鳴型の消音器は、特定の周波数（周波数帯域）の音を選択的に消音するものである。管状部材の長さおよび形状等が異なると、管状部材の共鳴周波数も変わる。そのため、管状部材に合わせた設計が必要となり、汎用性が低いという問題があった。【０００８】
また、管状部材の共鳴は複数の周波数で発生するが、共鳴型の消音器は特定の周波数の音を消音する。そのため、消音対象となる共鳴音は１つの周波数のみとなり、共鳴型の消音器が消音する周波数帯域は狭いので、他の周波数の共鳴音は消音できないという問題があった。
また、共鳴型の消音器は解放空間に配置すると効果的であるが、管状部材のような共鳴体の内部に同じ共鳴周波数で配置した場合、管状部材の共鳴と消音器の共鳴が相互作用してしまう。これにより、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させて、新たな共鳴透過音を発生させてしまうため、消音器としての効果が小さいという問題があった。【０００９】
本発明の課題は、上記従来技術の問題点を解消し、高い通気性と防音性能を両立することができ、また、複数の共鳴音を消音することができ、また、管状部材に合わせた設計が不要で汎用性の高い消音システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題を解決するために、本発明は、以下の構成を有する。【００１１】
［１］  ２つの空間を隔てる壁を貫通して設けられる管状部材に、一つ以上の消音器が配置された消音システムであって、
消音器が配置された管状部材の内部空間における規格化有効弾性率をＢｎとすると、
０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１
Ｉｍ［Ｂｎ］＞０
を満たす消音システム。
なお、規格化有効弾性率Ｂｎは、管状部材の第一共鳴周波数が存在するオクターブバンドで平均した値である。
［２］  消音器は、管状部材の第一共鳴周波数で共鳴する構造を有さない［１］に記載の消音システム。
［３］  管状部材は、通気スリーブであって、
消音器は、壁と、壁から離間して配置される化粧板との間の、通気スリーブの端部に配置される［１］または［２］に記載の消音システム。
［４］  消音器は、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構を有する［１］〜［３］のいずれかに記載の消音システム。
［５］  変換機構は、多孔質吸音材である［４］に記載の消音システム。
［６］  管状部材の中心軸に垂直な断面において、消音器が配置された位置における断面積が、管状部材単体の断面積よりも大きい［１］〜［５］のいずれかに記載の消音システム。
［７］  消音器は、管状部材の内部空間に連通する空洞部を有し、
管状部材の内部空間および消音器の空洞部の合計体積は、管状部材単体の内部空間の体積よりも大きい［１］〜［６］のいずれかに記載の消音システム。
［８］  管状部材の内部空間の合計体積が１８０００ｃｍ3以下である［７］に記載の消音システム。
［９］  消音器が配置された通気スリーブ内における一方の空間側から他方の空間側までの最短距離が壁の厚みの１．９倍以下である［１］〜［８］のいずれかに記載の消音システム。
［１０］  管状部材の、壁に平行な断面が、９００ｃｍ2以下である［１］〜［９］のいずれかに記載の消音システム。
［１１］  消音器を配置した通気スリーブ内の通気可能な空間である通風路は、通気スリーブの中心軸に垂直な断面の面方向において少なくとも一部が直線上にある［１］〜［１０］のいずれかに記載の消音システム。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、高い通気性と防音性能を両立することができ、また、複数の共鳴音を消音することができ、また、管状部材に合わせた設計が不要で汎用性の高い消音システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】規格化有効弾性率を説明するための計算モデルを概念的に示す図である。
【図２】規格化有効弾性率を説明するための計算モデルを概念的に示す図である。
【図３】規格化有効弾性率を説明するための概念図である。
【図４】角周波数と規格化有効弾性率の実部との関係を表すグラフである。
【図５】周波数と気柱共鳴長さと規格化有効弾性率の実部との関係を表すグラフである。
【図６】周波数と透過率との関係を表すグラフである。
【図７】規格化有効弾性率の実部と透過損失との関係を表すグラフである。
【図８】流れ抵抗と気柱共鳴長さと規格化有効弾性率の実部との関係を表すグラフである。
【図９】流れ抵抗と気柱共鳴長さと規格化有効弾性率の虚部との関係を表すグラフである。
【図１０】流れ抵抗と気柱共鳴長さと透過損失との関係を表すグラフである。
【図１１】シミュレーションの方法を説明するための図である。
【図１２】周波数と透過音圧強度との関係を表すグラフである。
【図１３】比較例の計算モデルの評価方法を説明するための概念図である。
【図１４】図１３のＤ−Ｄ線断面図である。
【図１５】周波数と透過音圧強度との関係を表すグラフである。
【図１６】比較例の構成を説明するための模式的な側面図である。
【図１７】周波数と透過音圧強度との関係を表すグラフである。
【図１８】本発明の消音システムの第一実施形態の好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
【図１９】本発明の消音システムの第一実施形態の好適な実施態様の他の一例を示す模式的な断面図である。
【図２０】消音器の空洞部の深さＬdと幅Ｌwとを説明するための図である。
【図２１】音場空間を説明するための図である。
【図２２】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図２３】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図２４】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図２５】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図２６】シミュレーションに用いた消音システムのモデルを模式的に表す断面図である。
【図２７】流れ抵抗と開口幅／筒長と規格化透過損失との関係を表すグラフである。
【図２８】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図２９】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３０】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３１】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３２】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３３】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３４】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３５】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３６】図３５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図３７】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３８】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図３９】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４０】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４１】消音装置の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４２】消音装置の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４３】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４４】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４５】図４４の消音システムを風量調整部材側から見た図である。
【図４６】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４７】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図４８】シミュレーションモデルの模式図である。
【図４９】透過音圧強度と周波数との関係を表すグラフである。
【図５０】５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフである。
【図５１】シミュレーションモデルを説明するための模式図である。
【図５２】５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフである。
【図５３】シミュレーションモデルを説明するための模式図である。
【図５４】５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフである。
【図５５】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図５６】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図５７】図５６のＤ−Ｄ線断面図である。
【図５８】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図５９】図５８のＥ−Ｅ線断面図である。
【図６０】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図６１】本発明の消音システムの第一実施形態の他の一例を概念的に示す断面図である。
【図６２】音響透過壁を配置した管状部材の折れ曲がり部を模式的に示す断面図である。
【図６３】音響透過壁を配置した管状部材の折れ曲がり部を模式的に示す断面図である。
【図６４】本発明の消音システムの第二実施形態の一例を概念的に示す断面図である。
【図６５】図６４のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６６】シミュレーションモデルを概念的に示す図である。
【図６７】有効弾性率の領域を説明する図である。
【図６８】周波数と透過損失との関係を表すグラフである。
【図６９】外径と基準化透過損失との関係を表すグラフである。
【図７０】規格化有効弾性率の実部および虚部をプロットしたグラフである。
【図７１】比較例の構成を概念的に表す図である。
【図７２】実施例の構成を概念的に表す図である。
【図７３】周波数と音圧の差分との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明について詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
また、本明細書において、「直交」および「平行」とは、本発明が属する技術分野において許容される誤差の範囲を含むものとする。例えば、「直交」および「平行」とは、厳密な直交あるいは平行に対して±１０°未満の範囲内であることなどを意味し、厳密な直交あるいは平行に対しての誤差は、５°以下であることが好ましく、３°以下であることがより好ましい。
本明細書において、「同一」、「同じ」は、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含むものとする。また、本明細書において、「全部」、「いずれも」または「全面」などというとき、１００％である場合のほか、技術分野で一般的に許容される誤差範囲を含み、例えば９９％以上、９５％以上、または９０％以上である場合を含むものとする。
【００１５】
［消音システム］
本発明の消音システムの構成について、図面を用いて説明する。
本発明の消音システムは、
２つの空間を隔てる壁を貫通して設けられる管状部材に、一つ以上の消音器が配置された消音システムであって、
消音器が配置された管状部材の内部空間における規格化有効弾性率をＢｎとすると、
０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１
Ｉｍ［Ｂｎ］＞０
を満たす消音システムである。
なお、規格化有効弾性率Ｂｎは、管状部材の第一共鳴周波数が存在するオクターブバンドで平均した値である。
また、ある周波数のオクターブバンドとは、その周波数を含む１オクターブの幅を持った周波数の帯域である。その周波数を中心とするオクターブバンドで式（１）を満たすのが好ましい。なお、オクターブバンドの中心周波数とは、周波数帯域の中央値ではなく、上限周波数＝中心周波数×√２、下限周波数＝中心周波数／√２を満たす周波数である。
【００１６】
本発明において、有効弾性率とは、２つの空間を隔てる壁を貫通して設けられる管状部材の内部空間内における空気の有効弾性率である。図１に示すように管状部材単体の場合（消音器が設置されていない場合）には、管状部材の内部空間内における弾性率は空気の弾性率である。これに対して、例えば、図２に示すように管状部材に並列に消音器を配置すると、図３に示すように、管状部材の内部空間内の領域ＲＡ0における空気の弾性率が変化したのと同義の状態となる。このように、消音器を配置することで変化した、管状部材の内部空間内における空気の実効的な弾性率を有効弾性率という。
【００１７】
なお、領域ＲＡ0の幅ｄは、管状部材の第一共鳴周波数が存在するオクターブバンドの中心周波数の波長の１／１５の長さとする。例えば、管状部材の第一共鳴周波数が存在するオクターブバンドの中心周波数が２５０Ｈｚの場合には、領域ＲＡ0の幅ｄは９１ｍｍ、５００Ｈｚの場合には４５ｍｍとなる。領域ＲＡ0の幅ｄが、管状部材の第一共鳴周波数が存在するオクターブバンドの中心周波数の波長の１／１５の長さ以下であれば、管状部材内を伝播する音波に対して、空気の実効的な弾性率を一意的に定義できる。その理由は、実効的な弾性率を算出する際に、逆三角関数を使用するため２πの不確定性が発生するが、それを避けることができるためである。また、領域ＲＡ0の軸方向の位置は、軸方向の領域ＲＡ0の中心位置を、消音器の開口部の軸方向の中心位置とする。後述する実施例１（図６７参照）のように消音器を複数有し、開口部を複数有する場合には、すべての開口部を含む領域の幅ｄ0の中心位置を領域ＲＡ0の中心位置とする。
【００１８】
まず、規格化有効弾性率の実部の範囲について説明する。
図１に示すような直管の管状部材１２であって消音器が配置されていない場合を考える。管状部材１２の内部空間における空気中の音波の位相速度ｖ0は、管状部材１２の内部空間における空気の弾性率をＢair、密度をρとすると、
ｖ0＝√（Ｂair／ρ）  ・・・式（１）
となる。
【００１９】
ここで、管状部材１２の内部空間における有効弾性率Ｂeffは、例えば、管状部材に共鳴周波数を持つ共鳴体を並列配置することで変化する。並列配置とは、図２に示すように、管状部材１２の外周部に共鳴器２２を配置した場合のように、共鳴器を管状部材の内部空間を塞がないように配置した場合に相当する。
この場合の有効弾性率Ｂeffは、管状部材を伝播する音波の角周波数をω、共鳴体の共鳴角周波数をωi、共鳴体の減衰成分をΓとすると、
Ｂeff-1＝Ｂair-1×｛１−ωi2／（ω2−ωi2＋ｉ×ω×Γ）｝  ・・・式（２）
で表される。ただし、iは共鳴体の各共鳴モードの次数を表す。空気の弾性率Ｂairで規格化した規格化有効弾性率をＢｎとすると、規格化有効弾性率の実部Ｒｅ［Ｂｎ］は、Ｒｅ［Ｂeff／Ｂair］である。従って、上記式（２）から、規格化有効弾性率の実部Ｒｅ［Ｂｎ］と、音波の角周波数ωとの関係をグラフに表すと図４のようになる。
【００２０】
このように有効弾性率Ｂeffを変化させることで、式（１）から管状部材内を伝播する音波の速度ｖを
ｖ＝√（Ｂeff／ρ）
に変えることができる。管状部材内を伝播する音波の速度を変えることにより、反射透過などの波動伝搬特性を操ることができる。
【００２１】
また、音波の角周波数ωが共鳴体の共鳴角周波数ωiと一致するときに共鳴体の共鳴が起こる。このとき、図４に示すように、規格化有効弾性率の実部は、Ｒｅ［Ｂｎ］＝０となる。
【００２２】
管状部材内に気柱共鳴体を並列配置した場合の規格化有効弾性率を、伝達マトリックス法によって計算した。規格化有効弾性率の、音波の周波数と気柱共鳴管の長さとに対する依存性を計算したグラフを図５に示す。
図５中の白点線は、規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］が０となる箇所である。これによると白点線より左下領域では、Ｒｅ［Ｂｎ］＞０となり共鳴しない領域で、かつ、より小型で有効弾性率を制御できる。右上の領域にもＲｅ［Ｂｎ］＞０となる領域はあるが、伝播する音波の周波数依存性が大きかったり、ほぼ１０００Ｈｚ以上となってしまったりと、実用的ではないことがわかる。
【００２３】
このようなＲｅ［Ｂｎ］＞０となる領域の気柱共鳴管を管状部材内に配置した際の透過特性について説明する。
まず、消音器を配置しない、管状部材単体の場合の透過率を図１に示すようなモデルを用いてシミュレーションから算出した。結果を図６に示す。なお、管状部材の直径は１００ｍｍ、長さは３００ｍｍとし、伝達マトリックス法によって計算を行った。
【００２４】
図６から、この場合の管状部材の第一共鳴周波数は４８０Ｈｚ程度に存在し、この管状部材においては、この共鳴周波数の音がもっとも問題となる透過騒音となる。
【００２５】
次に、図２に示すように、この管状部材に気柱共鳴管を並列配置した場合を考える。気柱共鳴管により制御された規格化有効弾性率（５００Ｈｚのオクターブバンドにおける有効弾性率）と管状部材の透過損失（５００Ｈｚのオクターブバンドにおける透過損失）とを計算した。結果を図７に示す。なお、５００Ｈｚオクターブバンドは、３５４Ｈｚから７０７Ｈｚの範囲であり、この範囲における有効弾性率の平均値が、５００Ｈｚオクターブバンドにおける有効弾性率である。透過損失も同様である。
図７に示すように、規格化有効弾性率の実部が１より小さくなると、すなわち、管状部材内の有効弾性率が空気の有効弾性率よりも小さくなると、透過損失が大きくなることがわかる。
【００２６】
以上より、規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］は、
０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１
の範囲であると管状部材を透過する騒音をより低減でき、防音性能が高くなる。
【００２７】
次に、規格化有効弾性率の虚部について説明する。
管状部材に気柱共鳴管を並列配置し（図２参照）、さらに、気柱共鳴管内に多孔質吸音材が配置された場合を考える。
気柱共鳴管の長さ、および、多孔質吸音材の流れ抵抗を種々変更して上記式（２）から５００Ｈｚオクターブバンドにおける規格化有効弾性率の実部Ｒｅ［Ｂｎ］、および、虚部Ｉｍ［Ｂｎ］を算出した。実部の結果を図８に示し、虚部の結果を図９に示す。
【００２８】
図８から、多孔質吸音材の流れ抵抗が１０3以上となる領域で規格化有効弾性率の実部が、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１となる領域が拡大していることがわかる。
また、図９から、図中右上の領域、すなわち、流れ抵抗が大きい領域で規格化有効弾性率の虚部Ｉｍ［Ｂｎ］の値が増大していることがわかる。
【００２９】
次に、気柱共鳴管の長さ、および、多孔質吸音材の流れ抵抗を種々変更して透過損失を算出した。結果を図１０に示す。なお、図１０中、実部Ｒｅ［Ｂｎ］が０の線を実線で示し、虚部Ｉｍ［Ｂｎ］が０の線を白破線で示す。
【００３０】
図１０から、前述の、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１となる領域の拡大した部分、すなわち、多孔質吸音材の流れ抵抗が１０3以上となる領域で透過損失が高くなっており、防音性能が高くなることがわかる。
また、多孔質吸音材を備えることは、有効弾性率に虚部が発生することであり、規格化有効弾性率の虚部Ｉｍ［Ｂｎ］が大きくなることは、音波が別のエネルギーに変換される量が大きくなることを意味する。本発明において、多孔質吸音材が、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構である。
【００３１】
以上より、規格化有効弾性率Ｂｎの虚部Ｉｍ［Ｂｎ］は、
Ｉｍ［Ｂｎ］＞０
の範囲であると管状部材を透過する騒音をより低減でき、防音性能が高くなる。
【００３２】
前述のとおり、共鳴型の消音器を用いて、共鳴型の消音器の共鳴周波数を、管状部材の共鳴周波数に合わせて、管状部材の最低共鳴周波数の音を消音する場合には、少なくとも共鳴周波数の波長λの１／４の長さが必要となり、消音器のサイズが大型化してしまう。そのため、高い通気性と防音性能とを両立することが難しいという問題があった。
また、共鳴型の消音器は、特定の周波数（周波数帯域）の音を選択的に消音するものである。そのため、管状部材の共鳴周波数に合わせた設計が必要となり、汎用性が低いという問題があった。
また、管状部材の共鳴は複数の周波数で発生するが、共鳴型の消音器は特定の周波数の音を消音する。そのため、消音対象となる共鳴音は１つの周波数のみとなり、また、共鳴型の消音器が消音する周波数帯域は狭いので、他の周波数の共鳴音は消音できないという問題があった。
また、共鳴型の消音器は解放空間に配置すると効果的であるが、管状部材のような共鳴体の内部に同じ共鳴周波数で配置した場合、管状部材の共鳴と消音器の共鳴が相互作用してしまう。これにより、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させて、新たな共鳴透過音を発生させてしまうため、消音器としての効果が小さいという問題があった。
また、管状部材の内部に騒音源がある場合（例えば開口を持つ気柱共鳴管で風がある場合や、風を作るファン等が動作している場合の風切り音など）消音器として共鳴体を配置すると共鳴器が共鳴周波数の風切り音を増幅して、新たな騒音源となってしまうという問題があった。
【００３３】
これに対して、本発明は、２つの空間を隔てる壁を貫通して設けられる管状部材に、一つ以上の消音器が配置された消音システムにおいて、消音器が配置された管状部材の内部空間における規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］と虚部Ｉｍ［Ｂｎ］が
０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１
Ｉｍ［Ｂｎ］＞０
を満たす。
【００３４】
前述のとおり、規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］が０より大きいことは、消音器が消音対象の音の周波数（管状部材の共鳴周波数）で共鳴していないことを意味する。
また、規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］が１より小さいことは、消音器が配置された管状部材における、管状部材の内部空間および消音器の合計体積が、管状部材単体の内部空間の体積よりも大きいことを意味する。以下にその詳細を説明する。
Ｒｅ［Ｂｎ］＜１である領域は、有効弾性率が低く空気より柔らかいため、空気に対して隣接して設置した場合に自由端境界を形成する領域である。自由端とは、その端の先では音波が自由に振動しやすいために反射波が生じる端であり、例としては、（１）半無限の解放空間、（２）管状部材よりも断面積が大きい拡張空間、（３）管状部材の壁面が音波エネルギーを受け取れるよう振動する（膜振動、ヘルムホルツ共鳴体）場合、などがある。本発明のケースでは、（２）と（３）であり、消音器の断面積は管状部材よりも大きく、通風断面積は管状部材の同等以上となる。
一方、Ｒｅ［Ｂｎ］≧1では、通気性を悪くすることとなる。弾性率が空気より高く固い場合は固定端となり、音波の振動がより制限される端となる。例としては、（４）管状部材をふさぐ剛体壁、（５）管状部材をふさぐ振動壁（膜など）、（３）管状部材よりも断面積が小さくした場合、などである。この場合、防音性は高くできても、通風性は大きく低下してしまうため、防音性と通風性を両立することは難しい。
ただし例外として、Ｒｅ［Ｂｎ］＜１でも通気性が低下する場合がある。その例の一つとして、通気断面積を狭くして通気性を低下させた領域に、弾性率を低くする機構を形成する方法である。この方法では設計自由度が高くなり、単に通気断面積だけを狭くしたり、弾性率だけを低くする機構を配置したりするよりも、防音性を高く設計できるので、通気性低下が許容される範囲内で使用すると効果的である。
また、規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］を１より小さくすることで、消音器を配置しない場合に比べて透過損失を高くすることができる。
【００３５】
また、規格化有効弾性率Ｂｎの虚部Ｉｍ［Ｂｎ］が０より大きいことは、一般的に自由端を形成する領域における音エネルギーの消失を意味し、本発明においては、物理的意味から音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構を有することを意味する。
以上から、本発明は、規格化有効弾性率Ｂｎの実部Ｒｅ［Ｂｎ］と虚部Ｉｍ［Ｂｎ］が上記式を満たすことで、高い通気性を維持しつつ、管状部材を透過する騒音をより低減でき、高い防音性能を得ることができる。
【００３６】
また、本発明における消音は、消音器の共鳴を利用していないので、音波の波長依存性が小さく、管状部材の長さおよび形状等が異なる場合でも、防音性能を発現することができ、管状部材に合わせた設計が不要であり汎用性が高い。
また、本発明における消音は、消音器の共鳴を利用していないので、消音器の構造で決まるような特定の周波数のみの音を消音せず、広い周波数帯域における複数の共鳴音を消音することができる。
また、本発明における消音は、消音器の共鳴を利用していないので、管状部材の共鳴との相互作用が発生せず、管状部材による元の共鳴透過音を二つの周波数に分離させることもなく、十分な消音効果が得られる。
また、本発明における消音は、消音器の共鳴を利用していないので、風切り音を増幅するのを抑制できる。
【００３７】
有効弾性率は以下の方法で求めることができる。
（手順１）
まず、消音器が配置された管状部材における反射係数Ｒおよび透過係数Ｔ0を導出する。反射係数および透過係数は、ＣＯＭＳＯＬや、伝達マトリクス法で消音器の構造をモデル化し、音響管（平面波）モデルで計算して求める方法、あるいは、音響管内に消音器を配置して実験により求める方法によって求めることができる。
【００３８】
（手順２）
次に、手順１で求めた反射係数Ｒおよび透過係数Ｔ0から、Physical Review B 76, 144302 (2007)とPhysical Review B 65, 195104 (2002)に記載された手法にて有効インピーダンスξと有効屈折率ｎとを算出する。有効インピーダンスξおよび有効屈折率ｎは下記式で表される。なお、2πｍ(ｍは整数)は、導出過程の逆三角関数の使用において発生した２π分の不確定性であり、本発明で定義した領域ではｍは０である。
【００３９】
【数１】
2020036029.tif 000003
【００４０】
なお、式中ｒおよびｘは下記式で求められる。また、Ｔは有効透過係数であり、Ｔ＝Ｔ0×ｅｘｐ（−ｉ×ｋ×ｄ）で表される。ｋは波数（波長の逆数）、ｄは領域ＲＡ0の厚みである。
【００４１】
【数２】
2020036029.tif 000004
【００４２】
（手順３）
次に、手順２で求めた有効インピーダンスξと有効屈折率ｎとから、規格化有効弾性率Ｂｎは、下記式（５）で求められる。
Ｂｎ＝ξ／ｎ  ・・・式（５）
【００４３】
ここで、管状部材の共鳴周波数と同じ共鳴周波数を有する共鳴型の消音器を管状部材内に配置した場合について、シミュレーションを用いて説明する。前述のとおり、管状部材の共鳴周波数と同じ共鳴周波数を有する共鳴型の消音器を管状部材内に並列配置した場合は、Ｒｅ［Ｂｎ］＝０となる。
シミュレーションは、有限要素法計算ソフトCOMSOL ver5.3（ＣＯＭＳＯＬ社）の音響モジュールを用いた。
図１１に示すように、シミュレーションにおいて通気スリーブ（管状部材）の直径は１００ｍｍとし、壁の厚みは１００ｍｍとし、化粧板の厚みは１０ｍｍとし、壁と化粧板との間の距離は１４０ｍｍとした。すなわち、壁と化粧板との合計厚みは、２５０ｍｍとした。
【００４４】
このようなシミュレーションモデルを用いて、図１１に示すように、壁で仕切られた一方の空間の半球状の面から音波を入射させ、他方の空間の半球状の面に到達する音波の単位体積あたりの振幅を求めた。半球状の面は、通気スリーブの開口面の中心位置を中心とした半径５００ｍｍの半球状の面である。入射させる音波は単位体積あたりの振幅を１とした。
また、音波検出面側の通気スリーブの端面から３２ｍｍの位置には、レジスター（直径１０２ｍｍ）の蓋が配置されるものとしてモデル化した。
【００４５】
まず、リファレンスとして、消音器を配置しない場合（以下、ストレート管の場合ともいう）について計算を行なった。
図１２に、シミュレーションの結果を、周波数と透過音圧強度との関係のグラフとして示す。
図１２から、消音器を配置しない場合（ストレート管の場合）の通気スリーブ１２の第一共鳴の周波数は、５１５Ｈｚ程度であることがわかる。
【００４６】
次に、共鳴周波数が５１５Ｈｚ程度となる気柱共鳴型の消音器を設計した。
図１３および図１４に示すように、長さ１０００ｍｍ、直径１００ｍｍの音響管の外周部に気柱共鳴型の消音器が接続されたモデルを作成して、気柱共鳴型消音器の基本的な音響特性を評価した。音響管の一方の端面から平面波を入射させ他方の端面に到達する音波の単位体積あたりの振幅を求めた。入射させる音波は単位体積あたりの振幅を１とした。検出面上における音圧振幅の積分値を、入射面上における音圧振幅の積分値で割った値を２乗したものを、透過音圧強度とした。
【００４７】
気柱共鳴型消音器の長手方向の一方の面が開口して音響管に接続されている。また、音響管の軸方向における、気柱共鳴型消音器の位置は略中央位置とした。
気柱共鳴型消音器は、断面の大きさが４５ｍｍ×４５ｍｍの直方体形状とし、長さを種々変更して、周波数と透過音圧強度との関係を計算して共鳴周波数を求めた。その結果、図１５に計算例１として示すように、長さ１５０ｍｍで共鳴周波数が５１５Ｈｚ程度となることがわかった。
【００４８】
次に、図１６に示すように、この気柱共鳴型消音器を有する消音器をモデル化して、通気スリーブに接続したモデルを作成し、上記と同様に、壁で仕切られた一方の空間の半球状の面から音波を入射させ、他方の空間の半球状の面に到達する音波の単位体積あたりの振幅を求めた。図１６の気柱共鳴型消音器の位置での断面図は図１４と同様である。
図１４および図１６に示すように、気柱共鳴共鳴型の消音器のモデルは、４５ｍｍ×４５ｍｍの角柱状で長さ（深さ）が１５０ｍｍの気柱共鳴管を側面に２つ有し、通気スリーブと同じ直径（１００ｍｍ）の管状の消音器を通気スリーブの端部に配置する構成とした。通気スリーブの軸方向の長さは１３０ｍｍ、消音器の管状部の軸方向の長さは１２０ｍｍとした。気柱共鳴管の軸方向の位置は通気スリーブ側の端面から５ｍｍの位置とした。
図１２に、シミュレーションの結果を、周波数と透過音圧強度との関係のグラフとして示す（比較例１）。また、図１７に、実験の結果を、周波数と透過音圧強度との関係のグラフとして示す。
実験は、上述した形状及び寸法の消音器を厚み５ｍｍアクリル板を用いて作製し、後述する簡易小型防音室を用いて、実施例と同様の方法で周波数と透過音圧強度との関係を測定した。
【００４９】
図１２および図１７に比較例１として示すように、共鳴型の消音器を通気スリーブに配置した場合には、共鳴型の消音器を配置しない場合の通気スリーブの第一共鳴周波数の両側に、透過音圧強度のピークが生じていることがわかる。すなわち、共鳴型の消音器を配置しない場合の第一共鳴周波数よりも低い周波数と、高い周波数との２つの周波数にピークが生じている。これは、共鳴を生じる通気スリーブの音場空間内に、共鳴型の消音器を配置することで、強い相互作用が働いて結合モードと反結合モードとの２つのモードに分離する現象によるものである。
その結果、通気スリーブの第一共鳴周波数の音は消音できるものの、新たに２つのピークが存在する。
このように、通気スリーブに対する消音器として、共鳴型の消音器を用いる場合には、別の新たな透過音圧強度のピークを生成してしまうため十分に消音することはできない。
【００５０】
ここで、防音性能および通気性の観点から、規格化有効弾性率の実部は、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１であり、０．０５≦Ｒｅ［Ｂｎ］≦０．８がより好ましく、０．１≦Ｒｅ［Ｂｎ］≦０．６がより好ましく、０．１５≦Ｒｅ［Ｂｎ］≦０．５がさらに好ましい。また、規格化有効弾性率の虚部は、０＜Ｉｍ［Ｂｎ］≦０．５が好ましく、０．０００５≦Ｉｍ［Ｂｎ］≦０．４５がより好ましく、０．００１≦Ｉｍ［Ｂｎ］≦０．４がさらに好ましく、０．００１５≦Ｉｍ［Ｂｎ］≦０．３が特に好ましい。
【００５１】
また、規格化有効弾性率Ｂｎの実部および虚部が、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とするために、消音器は、管状部材の第一共鳴周波数の波長よりも小さい構造を有することが好ましく、管状部材の第一共鳴周波数で共鳴する構造を有さないことが好ましい。
また、管状部材の中心軸に垂直な断面において、消音器が配置された位置における断面積が、管状部材単体の断面積よりも大きいことが好ましい。すなわち、消音器の外径が管状部材の外径よりも大きいことが好ましい。
【００５２】
また、規格化有効弾性率Ｂｎの実部および虚部が、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とするために、消音器は、管状部材の内部空間に連通する空洞部を有し、管状部材内に消音器が配置された状態における、管状部材の内部空間および消音器の空洞部の合計体積は、管状部材単体の内部空間の体積よりも大きいことが好ましい。
【００５３】
なお、管状部材が、住宅、マンション等に設けられる通気スリーブの場合、通気スリーブの断面形状は最大で３０ｃｍ角程度であり、壁の厚みは２０ｃｍ程度であるので、管状部材の断面積は、最大で９００ｃｍ2程度である。すなわち、通気スリーブの場合、管状部材の断面積は９００ｃｍ2以下である。また、管状部材単体の内部空間の体積は、最大で１８０００ｃｍ3程度である。すなわち、通気スリーブの場合、管状部材単体の内部空間の体積は、１８０００ｃｍ3以下である。
【００５４】
また、規格化有効弾性率Ｂｎの実部および虚部が、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とするために、消音器は、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構を有することが好ましい。
【００５５】
以下、規格化有効弾性率Ｂｎが、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成について、具体的に説明する。
【００５６】
＜第一実施形態＞
図１８は、本発明の消音システムの第一実施形態の好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。
図１８に示すように、消音システム１０ｚは、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる、筒状の管状部材１２の外側の周面（外周面）に消音器２１が配置された構成を有する。
管状部材１２は、例えば、換気口および空調用ダクト等の通気スリーブである。
消音器２１は、管状部材内に生じる第一共鳴の周波数を含む周波数の音を消音するものである。
消音器２１は、管状部材１２の半径方向に延在する略直方体形状で、内部に略直方体形状の空洞部３０を有する。空洞部３０の管状部材１２側の端面には、空洞部３０と外部とを連通する開口部３２が形成されている。
消音器２１の開口部３２は、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａと接続されている。開口部３２が周面開口部１２ａに接続することによって、消音システム１０ａにおける管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
【００５７】
なお、管状部材１２は、換気口および空調用ダクト等に限定はされず、各種機器に用いられる一般的なダクトであってもよい。
【００５８】
また、図１８に示すように、消音器２１の空洞部３０内の音波の進行方向における空洞部３０の深さをＬdとし、管状部材１２の軸方向（以下、単に軸方向ともいう）における消音器２１の開口部３２の幅をＬoとすると、空洞部３０の深さＬdは、開口部３２の幅Ｌoよりも大きい。
ここで、空洞部３０内の音波の進行方向は、シミュレーションにより求めることができる。図１８に示す例においは、空洞部３０は半径方向に延在しているため、空洞部３０内の音波の進行方向は半径方向（図中上下方向）である。従って、空洞部３０の深さＬdは、半径方向における開口部３２から空洞部３０上端までの長さである。なお、位置によって空洞部３０の深さが異なる場合には、空洞部３０の深さＬdは、各位置での深さの平均値である。
また、位置によって開口部３２の幅が異なる場合には、開口部３２の幅Ｌoは、各位置での幅の平均値である。
【００５９】
また、消音システム内における管状部材１２内に生じる第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長をλとすると、後述する消音器内に配置された多孔質吸音材の流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］が、後述する好適範囲内において、消音器２１の空洞部３０の深さＬdは、波長λよりも小さく、０．０２×λ＜Ｌd＜０．２５×λを満たすことが好ましい。すなわち、空洞部３０の深さはＬdは、λ／４よりも小さく、消音器２１は、管状部材の第一共鳴周波数で共鳴する構造ではない。
【００６０】
なお、図１８に示す例においては、消音器２１および内部の空洞部３０は略直方体形状としたがこれに限定はされず円筒形状等の種々の形状とすることができる。また、開口部３２の形状も限定はなく、矩形状、多角形状、円形状、楕円形状等の種々の形状とすることができる。
【００６１】
また、管状部材１２内に生じる第一共鳴の周波数をＦ0とし、消音器２１の共鳴周波数をＦ1とすると、１．１５×Ｆ0＜Ｆ1を満たすことが好ましい。管状部材１２内に生じる第一共鳴の周波数Ｆ0と、消音器２１の共鳴周波数Ｆ1との関係を上記範囲とすることで、消音器２１の共鳴周波数Ｆ1において管状部材１２内に生じる第一共鳴の透過音圧強度がピーク値に対して２５％以下となるため、管状部材１２内に生じる第一共鳴と消音器の共鳴との相互作用が小さくなる。
消音器２１の共鳴周波数Ｆ1において管状部材１２内に生じる第一共鳴の透過音圧強度をより小さくして相互作用をより小さくできる観点から、管状部材１２内に生じる第一共鳴の周波数Ｆ0と、消音器２１の共鳴周波数Ｆ1は、１．１７×Ｆ0＜Ｆ1を満たすことが好ましく、１．２２×Ｆ0＜Ｆ1を満たすことがより好ましく、１．３４×Ｆ0＜Ｆ1を満たすことがさらに好ましい。上記条件を満たすことで、消音器２１の共鳴周波数Ｆ1において管状部材１２内に生じる第一共鳴の透過音圧強度がピーク値に対して２０％以下、１５％以下、１０％以下となる。
この点については、他の実施形態においても同様である。
【００６２】
また、図１８に示す例では、消音器２１の空洞部３０が半径方向に延在するものとして、空洞部３０内における音波の進行方向が半径方向となるものとしたがこれに限定はされない。例えば、図１９に示すように、空洞部３０が軸方向に延在するものとして、空洞部３０内における音波の進行方向が軸方向となるようにしてもよい。なお、以下の説明において、図１８に示すような消音器２１を垂直筒型の消音器ともいう。
図１９は、本発明の消音システムの好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。また、図２０は、消音器の空洞部の深さＬdと幅Ｌwとを説明するための図である。なお、図２０においては、壁１６の図示を省略している。以降の図においても、壁１６の図示を省略する場合がある。
【００６３】
図１９に示すように、消音システム１０ａは、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる、円筒状の管状部材１２の外側の周面（外周面）に消音器２２が配置された構成を有する。
管状部材１２は例えば、換気口および空調用ダクト等の通気スリーブである。
消音器２２は、軸方向に平行な断面において、軸方向に延在し、管状部材１２の外周面に沿って湾曲した略直方体形状で、内部に軸方向に延在する略直方体形状の空洞部３０を有する。また、消音器２２の管状部材１２側の面の、軸方向の一方の端部側には、空洞部３０と外部とを連通する開口部３２を有する。すなわち、消音器２２は、Ｌ字型の空間を有する。この開口部３２は、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａと接続されている。開口部３２が周面開口部１２ａに接続することによって、消音システム１０ａにおける管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
【００６４】
ここで、図１９に示す例においては、空洞部３０は軸方向に延在しているため、空洞部３０内における音波の進行方向は軸方向（図中左右方向）である。従って、図２０に示すとおり、空洞部３０の深さＬdは、軸方向における開口部３２の中心位置から空洞部３０の遠い側の端面までの長さである。
なお、以下の説明において、図１９に示すような消音器２２をＬ字型の消音器ともいう。
【００６５】
図１８に示す消音器２１、および、図１９に示す消音器２２は、消音器の壁面近傍における流体の粘性、および、壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、後述する消音器内に配置された多孔質吸音材２４等の音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構を備える。
【００６６】
このように、図１８に示す消音器２１を配置した消音システム１０ｚ、および、図１９に示す消音器２２を配置した消音システム１０ａは、管状部材１２の内部空間における規格化有効弾性率Ｂｎを、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とすることができる。従って、高い通気性を維持しつつ、管状部材を透過する騒音をより低減でき、高い防音性能を得ることができる。
【００６７】
また、消音器２２をＬ字型の空間を有する形状とすることで、消音器２２の実効外径、すなわち、消音システムの外径をより小さくすることができ、高い防音性能を維持しつつ、より高い通気性を得ることができる。実効外径については後に詳述する。
【００６８】
ここで、図１８および図１９に示す例では、消音器は、管状部材１２の外周に配置される構成としたが、これに限定はされず、消音器の開口部が管状部材１２の第一共鳴の音場空間に接続されていればよい。
音場空間について図２１を用いて説明する。
図２１は、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる管状部材１２の第一共鳴モードにおける音圧の分布をシミュレーションによって求めたものである。図２１からわかるように、管状部材１２の第一共鳴の音場空間は、管状部材１２内、および、開口端補正距離内の空間である。周知のとおり、開口端補正の距離だけ音場の定在波の腹が管状部材１２の外側にはみ出している。なお、円筒形の管状部材１２の場合の開口端補正距離は、大凡１．２×管直径で与えられる。
【００６９】
消音器２２は開口部３２が、この管状部材１２の第一共鳴の音場空間に接続される位置に配置されていればよい。従って、図２２に示す消音システム１０ｂのように、消音器２２の開口部３２が管状部材１２の開口端面の外側に配置されていてもよい。あるいは、図２３に示す消音システム１０ｃのように、消音器２２が管状部材１２の内部に配置されていてもよい。
なお、図２２に示す消音システム１０ｂおよび図２３に示す消音システム１０ｃにおいて、消音器２２は開口部３２が管状部材１２の中心軸側を向くように配置されている。なお、管状部材１２の中心軸とは、管状部材１２の断面における重心を通る軸である。
【００７０】
ここで、軸方向における消音器２２の開口部３２の位置には限定はない。開口部３２の位置によって、より好適に消音する周波数帯を制御することが可能である。
例えば、管状部材１２の第一共鳴周波数の音波を消音する場合には、第一共鳴周波数の音波の音圧が高くなる位置、すなわち、軸方向における管状部材の中央に消音器２２の開口部３２を配置することで、より高い防音性能を発現することができる。
【００７１】
また、防音性能および通気性の観点から、消音器２２の空洞部３０の深さＬdは、後述する消音器内に配置された多孔質吸音材の流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］が、後述する好適範囲内に置いて、０．０２２×λ＜Ｌd＜０．２３×λを満たすのが好ましく、０．０３２×λ＜Ｌd＜０．２１×λを満たすのがより好ましく、０．０４２×λ＜Ｌd＜０．１９×λを満たすのがさらに好ましい。
また、軸方向に平行な断面において、空洞部３０の深さ方向に直交する方向の空洞部３０の幅Ｌw（図２０参照）は、後述する消音器内に配置された多孔質吸音材の流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］が、後述する好適範囲内に置いて、０．０２×λ＜Ｌｗ＜０．１５×λを満たすのが好ましく、０．０３×λ＜Ｌｗ＜０．１２×λを満たすのが好ましく、０．０４×λ＜Ｌw＜０．１×λを満たすのがより好ましい。なお、図１８においては、空洞部３０の幅は、図中左右方向の長さであり、開口部３２の幅Ｌｗと一致している。
【００７２】
また、音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構は、前述のとおり、消音器の壁面近傍における流体の粘性、および、消音器の壁面の凹凸（表面粗さ）、あるいは、消音器内に配置された多孔質吸音材等であり、多孔質吸音材を用いることが好ましい。
図２４に示す消音システム１０ｄのように、多孔質吸音材２４は消音器２２の空洞部３０内の少なくとも一部に配置される構成とすればよい。あるいは、図２５に示す消音システム１０ｅのように、多孔質吸音材２４は消音器２２の開口部３２の少なくとも一部を覆うように配置される構成としてもよい。
【００７３】
多孔質吸音材２４は、単位厚さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］が３．０＜ｌｏｇ（σ1）＜４．７を満たすことが好ましく、３．３＜ｌｏｇ（σ1）＜４．６を満たすことがより好ましく、３．８＜ｌｏｇ（σ1）＜４．４を満たすことがより好ましい。なお、上記式において、Ｌdの単位は［ｍｍ］であり、ｌｏｇは常用対数である。吸音材の流れ抵抗は、１ｃｍ厚の吸音材の垂直入射吸音率を測定し、Ｍｉｋｉモデル（Ｊ．  Ａｃｏｕｓｔ．  Ｓｏｃ．  Ｊｐｎ．，  １１（１）  ｐｐ．１９−２４  （１９９０））でフィッティングすることで評価した。または「ＩＳＯ  ９０５３」に従って評価してもよい。
【００７４】
また、空洞部３０の深さ方向における空洞部３０の長さ（以下、筒長ともいう）と、開口部の幅との比（開口幅／筒長）をＫrate（％）とすると、多孔質吸音材２４の単位長さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］は、５％＜Ｋrate≦５０％のとき、（０．０１４×Ｋrate＋３．００）＜ｌｏｇσ1＜（０．０１５×Ｋrate＋３．９）を満たすのが好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、（０．００４×Ｋrate＋３．５）＜ｌｏｇσ1＜（０．００７×Ｋrate＋４．３）を満たすのが好ましい。また、５％＜Ｋrate≦５０％のとき、（０．０２０×Ｋrate＋３．０５）＜ｌｏｇσ1＜（０．０１５×Ｋrate＋３．８５）を満たすのがより好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、（０．００４×Ｋrate＋３．7）＜ｌｏｇσ1＜（０．００７×Ｋrate＋４．２５）を満たすのがより好ましい。また、５％＜Ｋrate≦５０％のとき、０．０２０×Ｋrate＋３．１０）＜ｌｏｇσ1＜（０．０１６×Ｋrate＋３．８）を満たすのがさらに好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、（０．００４×Ｋrate＋３．９３）＜ｌｏｇσ1＜（０．００７×Ｋrate＋４．１５）を満たすのがさらに好ましい。なお、上記式において、ｌｏｇは常用対数である。
【００７５】
筒長と開口幅との比Ｋrateと、多孔質吸音材２４の単位長さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］との関係についてシミュレーションを行なった結果を説明する。
図２６は、シミュレーションに用いた消音システムのモデルを模式的に表す断面図である。
図２６に示すように、壁１６の厚みは２１２．５ｍｍとし、管状部材１２の直径は１００ｍｍとした。消音器２２は、入射側（図２６中左側）の壁から１００ｍｍ離間する位置に配置した。消音器２２は、管状部材１２の外周に管状に配置し、軸方向が深さ方向とした。消音器２２の空洞部３０の長さ（筒長）は４２ｍｍとした。幅は３７ｍｍとした。開口部３２は管状部材１２の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２は、軸方向において、入射側（図２６中左側）に形成されるものとした。消音器２２の空洞部３０の全域に多孔質吸音材２４を配置した。
また、管状部材１２の、音波の入射側の開口部にはガラリ（カバー部材）が配置され、音波の出射側の開口部にはレジスター（風量調整部材）が配置される構成とした。
ガラリ、および、レジスターは、市販のものを参考にモデル化した。
【００７６】
また、多孔質吸音材２４の流れ抵抗σ1と開口部の幅とを種々変更して、管状部材を透過する音波についてシミュレーションを行なった。シミュレーションによって、管状部材を透過して一方の空間（図２６中左側）から他方の空間（図２６中右側）に伝搬する音波の音圧から透過損失を算出した。
結果を図２７に示す。図２７は、流れ抵抗と開口幅／筒長と規格化透過損失との関係を表すグラフである。なお、規格化透過損失は、透過損失が最大となる値を１として規格化した値である。
【００７７】
図２７から、流れ抵抗は、開口幅／筒長に応じて最適な範囲があることがわかる。図２６において点線の内側の領域は規格化透過損失が約０．８以上となる領域である。この領域を式で表すと、上述した、５％＜Ｋrate≦５０％のとき、（０．０１４×Ｋrate＋３．００）＜ｌｏｇσ1＜（０．０１５×Ｋrate＋３．９）を満たすのが好ましく、５０％＜Ｋrateのとき、（０．００４×Ｋrate＋３．５）＜ｌｏｇσ1＜（０．００７×Ｋrate＋４．３）を満たすのが好ましい。
【００７８】
多孔質吸音材２４としては、特に限定はなく、従来公知の吸音材が適宜利用可能である。例えば、発泡ウレタン、軟質ウレタンフォーム、木材、セラミックス粒子焼結材、フェノールフォーム等の発泡材料および微小な空気を含む材料；グラスウール、ロックウール、マイクロファイバー（３Ｍ社製シンサレートなど）、フロアマット、絨毯、メルトブローン不織布、金属不織布、ポリエステル不織布、金属ウール、フェルト、インシュレーションボードおよびガラス不織布等のファイバーおよび不織布類材料；木毛セメント板；シリカナノファイバーなどのナノファイバー系材料；石膏ボード；種々の公知の吸音材が利用可能である。
【００７９】
また、消音器の空洞部に吸音材を配置する構成とする場合には、吸音材の形状を空洞部の形状に合わせて成型されたものとするのが好ましい。吸音材の形状を空洞部の形状に合わせて成型されたものとすることで、吸音材を空洞部内に均一に充填するのが容易になり、コストダウンでき、メンテナンスを簡易化することが可能となる。
【００８０】
また、図１９に示す例では、１つの消音器２２を有する構成としたが、これに限定はされず、２以上の消音器２２を有する構成としてもよい。例えば、図２８に示す消音システム１０ｆのように、２つの消音器２２を管状部材１２の外周面に配置して、管状部材１２の周面に形成された周面開口部１２ａに接続された構成としてもよい。あるいは、２つの消音器２２を管状部材１２の内部に配置する構成としてもよい。
【００８１】
２以上の消音器２２を有する場合には、２以上の消音器２２は管状部材１２の中心軸に対して回転対称に配置されていることが好ましい。
例えば、図２９に示すように、３つの消音器２２を有し、３つの消音器２２が管状部材１２の外周面に、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。なお、消音器２２の数は３つに限定はされず、例えば、２つの消音器２２が回転対称に配置される構成であってもよいし、４つ以上の消音器２２が回転対称に配置される構成であってもよい。
【００８２】
消音器２２が管状部材１２の内部に配置される場合も同様に、２以上の消音器２２が回転対称に配置されるのが好ましい。
【００８３】
また、複数の消音器２２を管状部材１２の外周面に、周面方向に配列して配置する構成の場合には、複数の消音器２２を連結してもよい。例えば、図３０に示す例のように、８つの消音器２２を周面方向に連結した構成としてもよい。
【００８４】
消音器２２が管状部材１２内に配置される場合も同様に、複数の消音器２２を管状部材１２の内周面に、周面方向に配列して配置する構成の場合には、複数の消音器２２を連結してもよい。
【００８５】
また、図１８に示す例では、消音器２２は管状部材１２の外周面に沿った略立方体形状としたが、これに限定はされず、空洞部を有する各種の立体形状であればよい。あるいは、図３１に示すように、消音器２２は、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であってもよい。この場合、開口部３２は、管状部材１２の内周面の周面方向に沿ったスリット状に形成される。
【００８６】
消音器２２が管状部材１２内に配置される場合も同様に、消音器２２は、周面方向において管状部材１２の内周面の全周に沿った円環状であってもよい。
【００８７】
また、消音器２２が管状部材１２の外周面に配置される場合において、消音器２２が周面方向において管状部材１２の外周面の全周を覆うと想定した場合の消音器２２の外径（実効外径）をＤ1とし、管状部材１２の外径（実効外径）をＤ0とすると（図３１参照）、Ｄ1＜Ｄ0＋２×（０．０４５×λ＋５ｍｍ）を満たすのが好ましい。なお、式中のＤ1、Ｄ0およびλの単位はｍｍである。言い換えると、管状部材の中心軸に垂直な断面において、消音器が配置された位置における断面積が、管状部材単体の断面積よりも大きい構成であることが好ましい。
これにより、規格化有効弾性率Ｂｎの実部および虚部が、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とすることができ、消音システムの大型化を抑制しつつ、高い防音性能を発現することができる。
なお、実効外径は、円相当直径であり、断面が円形ではない場合、その断面積と同じ円の直径を実効外径とした。
【００８８】
また、消音器２２が管状部材１２の内周面に配置される場合において、消音器２２が周面方向において管状部材１２の内周面の全周を覆うと想定した場合の消音器２２の内径をＤ2とし、管状部材１２の内径をＤ0とすると、０．７５×Ｄ0＜Ｄ2を満たすのが好ましい。
これにより、消音システムの大型化を抑制して通気性を確保しつつ、高い防音性能を発現することができる。
【００８９】
また、図２８〜図３０に示す例では、複数の消音器２２を管状部材１２の周面方向に配列した構成としたが、これに限定はされず、複数の消音器２２を管状部材１２の軸方向に配列した構成としてもよい。言い換えると、管状部材１２の軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に、複数の消音器２２の開口部３２が配置される構成としてもよい。
【００９０】
例えば、図３２に示す消音システム１０ｈは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。
【００９１】
また、図３２に示す例では、周面方向にもそれぞれ２つの消音器を回転対称に配置している。このように、周面方向および軸方向のそれぞれで、２つ以上の消音器を配置してもよい。
【００９２】
なお、図３２に示す例では、軸方向に２つの消音器を配置する構成としたが、これに限定はされず、軸方向に３つ以上の消音器を配置する構成としてもよい。
【００９３】
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部の長さＬdが異なる消音器を配置することが好ましい。
例えば、図３３に示す消音システム１０ｉは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。中央部側の消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは、端部側の消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdが互いに異なる。
【００９４】
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部内に音響特性の異なる吸音材を配置することが好ましい。
例えば、図３４に示す消音システム１０ｊは、軸方向において、管状部材１２の略中央部で、管状部材１２の周面開口部１２ａに接続される消音器２２ａと、管状部材１２の一方の端部近傍で周面開口部１２ａに接続される消音器２２ｂとを有する。中央部側の消音器２２ａの空洞部３０ａには多孔質吸音材２４ａが配置されており、端部側の消音器２２ｂの空洞部３０ｂには多孔質吸音材２４ｂが配置されている。多孔質吸音材２４ａの吸音特性と多孔質吸音材２４ｂの吸音特性とは互いに異なる。
【００９５】
本発明の消音システムにおいては、軸方向における消音器（開口部）の配置位置に応じて、好適に消音可能な波長が変化する。従って、軸方向に複数の消音器を配置することで異なる波長域の音を消音することができ、より広帯域に消音することができる。また、軸方向における開口部の位置ごとに好適に消音可能な波長に合わせて、空洞部の深さＬd、および、吸音体の吸音特性を調整することによって、より好適に消音することができる。
【００９６】
また、図１８に示す例では、消音器２１の空洞部３０は開口部から半径方向に深さＬdを有する構成とし、図１９に示す例では、消音器２２の空洞部３０は開口部３２から軸方向に深さＬdを有する構成としたが、これに限定はされず、開口部３２から周面方向に深さを有する構成としてもよい。
【００９７】
図３５は、本発明の消音システムの他の一例を模式的に表す断面図であり、図３６は、図３５のＣ−Ｃ線断面図である。
図３５および図３６に示す消音システムは、２つの消音器２３が管状部材１２の外周面に沿って配置されている。消音器２３の空洞部３０は、開口部３２から管状部材１２の周面方向に沿って延在している。すなわち、消音器２３は開口部３２から周面方向に深さを有する。
このような構成とすることで、消音器の軸方向の長さを短くすることができる。
【００９８】
なお、図３６に示す例では、２つの消音器２３を有する構成としたが、これに限定はされず、３以上の消音器２３を有していてもよい。
【００９９】
また、図１９に示す例では、消音器２２の空洞部３０の深さは一方向に伸びる構成としたが、これに限定はされない。例えば、図３７に示すように、空洞部３０の形状を深さ方向が折り返した略Ｃ形状としてもよい。図３７に示す空洞部３０内に侵入した音波は、開口部３２から図中右方向に進んだ後、折り返して図中左方向に進む。空洞部３０の深さＬdは、音波の進行方向に沿った長さであるので、図３７に示す空洞部３０の深さＬdは、折り返した形状に沿った長さである。
【０１００】
ここで、本発明の消音システムは、消音器および挿入部を有する消音装置の一部を、管状部材（通気スリーブ）に挿入して配置する構成としてもよい。
図３８に本発明の消音システムの他の一例の模式的な断面図を示す。
図３８に示す消音システム１０ｋは、管状部材１２の一方の端面側に、管状部材１２を通過する音を消音する消音装置１４が設置された構成を有する。
【０１０１】
消音装置１４は、挿入部２６と消音器２２とを有する。挿入部２６は、両端が開放された筒状の部材で、一方の端面に消音器２２が接続されている。また、挿入部２６の外径は、管状部材１２の内径より小さく、管状部材１２内に挿入可能である。
消音器２２は、挿入部２６の端面に配置される以外は、上述のＬ字型の消音器２２と同様の構成を有する。また、消音器２２は、挿入部２６の内径を塞がないように、挿入部２６の周面に沿って配置されている。また、消音器２２はその開口部３２が挿入部２６の中心軸（管状部材１２の中心軸）を向くように配置されている。なお、挿入部２６の中心軸とは、挿入部２６の断面における重心を通る軸である。
【０１０２】
消音装置１４は、挿入部２６の消音器２２が配置されていない端面側から管状部材１２内に挿入されて設置されている。消音器２２の実効外径は管状部材１２の内径よりも大きいため、挿入部２６は、消音器２２が管状部材１２の端面に接する位置まで挿入される。これにより、消音器２２は管状部材１２の開口端面近傍に配置される。すなわち、消音器２２の開口部３２は、管状部材１２の開口端補正距離内の空間に配置される。従って、消音器２２の開口部３２は、管状部材１２の第一共鳴の音場空間に接続される。
【０１０３】
このように、消音器および挿入部を有する消音装置を管状部材内に挿入して設置する構成とすることで、既存の換気口および空調ダクト等に大規模な工事等を行うことなく簡易に設置することが可能となる。従って、消音器が劣化あるいは破損した時の交換が簡易である。また、住宅の換気スリーブなどに使用する場合は、コンクリート壁の貫通穴径を変える必要がなく施工が簡易である。また、リノベーション時に後付けで設置することが簡易である。
【０１０４】
また、マンションのような住宅の壁は、例えば、コンクリート壁、石膏ボード、断熱材、化粧板、および、壁紙等を有して構成されており、これらを貫通して換気スリーブが設けられている。このような壁の換気スリーブに、図３８に示すような消音装置１４を設置する場合には、本発明における壁１６はコンクリート壁に相当し、消音装置１４の消音器２２部分はコンクリート壁の外側に設置されて、コンクリート壁と化粧板の間に設置されるのが好ましい（図４３参照）。
【０１０５】
なお、図３８に示す例では、消音装置１４の挿入部２６を管状部材１２内に挿入して、消音装置１４を管状部材１２の開口部に配置する構成としたが、これに限定はされない。
例えば、消音装置１４が挿入部を有さず、壁１６に接着剤等で貼り付ける構成としてもよい。
あるいは、図３９に示す消音システム１０ｐのように、消音装置１４の挿入部２６の内径を壁１６に配置された管状部材１２の外径と略同じ径として、消音装置１４の挿入部２６内に管状部材１２を挿入して、消音装置１４を設置する構成としてもよい。挿入部２６は、管状部材１２と壁１６との間に配置される。
あるいは、消音装置１４の挿入部２６の内径を管状部材１２の外径よりも大きくして、挿入部２６が壁１６内に配置される構成としてもよい。
図３９に示すような構成にすることにより、挿入部２６を管状部材１２に挿入することによる開口率の低下を抑制でき、管状部材１２の通気性を向上できる。
【０１０６】
なお、図３９に示すように、挿入部２６を壁１６内に配置する構成とする場合には、挿入部２６の大きさおよび形状に合わせて、壁１６に挿入部２６を配置するための溝を形成すればよい。あるいは、壁１６を作製する際に、あらかじめ消音装置１４（および管状部材１２）を設置しておき、コンクリートを流し込んで壁１６を作製してもよい。
【０１０７】
なお、図３８に示す例では、消音装置１４はＬ字型の消音器２２を有する構成としたが、これに限定はされず、垂直筒型の消音器２１を有する構成であってもよいし、あるいは、周面方向に深さを有する消音器２３を有する構成としてもよい。
【０１０８】
なお、図３８に示すような消音システム１０ｋの消音装置１４においても、空洞部３０内、あるいは、開口部３２近傍に多孔質吸音材２４を配置する構成とするのが好ましい。
【０１０９】
また、消音装置１４は、複数の消音器２２を有するのが好ましい。
複数の消音器２２を有する場合には、周面方向に等間隔に配置されて回転対称となる構成としてもよい。
あるいは、図４０に示す消音システム１０ｌのように軸方向に複数の消音器２２を有し、軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に、複数の消音器２２の開口部３２が配置される構成としてもよい。
【０１１０】
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部の深さＬdが異なる消音器を配置することが好ましい。
例えば、図４０に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａの深さＬdは、消音器２２ｂの空洞部３０ｂの深さＬdが互いに異なる。
【０１１１】
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、開口部の位置ごとに空洞部内に音響特性の異なる吸音材を配置することが好ましい。
例えば、図４０に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａには多孔質吸音材２４ａが配置されており、消音器２２ｂの空洞部３０ｂには多孔質吸音材２４ｂが配置されている。多孔質吸音材２４ａの吸音特性と多孔質吸音材２４ｂの吸音特性とは互いに異なる。
【０１１２】
また、消音器の空洞部に吸音材を配置する構成とする場合には、１つの空洞部に複数の吸音材を配置する構成としてもよい。
図４１に示す消音装置は、軸方向に挿入部２６側から消音器２２ａと消音器２２ｂとを有する。消音器２２ａの空洞部３０ａおよび空洞部３０ｂ内にはそれぞれ３つの多孔質吸音材２４ｃ、２４ｄおよび２４ｅが配置されている。各空洞部内において、多孔質吸音材２４ｃ〜２４ｅは、空洞部の深さ方向に積層されている。
空洞部内に複数の吸音材を配置する構成とすることで、製造の際に、吸音材を開口部から空洞部内に充填しやすくなり、また、メンテナンスの際に、吸音材を交換しやすくなる。
また、空洞部の形状に合わせて成型された吸音材が複数に分割されているのがより好ましい。
【０１１３】
同じ空洞部内に配置される複数の多孔質吸音材２４ｃ〜２４ｅは、同じ種類の吸音材であってもよいし、少なくとも１つが異なる種類の吸音材、すなわち、吸音性能（流れ抵抗、材質、構造等）の異なる吸音材であってもよい。
空洞部内に異なる種類の吸音材を複数配置することで、消音器による消音を、消音器（空洞部）の形状、および、吸音対象の音等に適した吸音性能に制御することが容易となる。
【０１１４】
また、例えば、図４２に示すように、消音装置は、消音器を分離可能に構成されていてもよい。消音器を分離可能とすることで、消音器の大きさおよび数等を変えた消音器の作製が容易となる。また、空洞部内への吸音材の設置および交換が容易となる。
例えば、コンクリート壁と化粧板との間の距離はさまざまで、同じマンションであっても場所によって異なったり、施工会社によって異なったりする。コンクリート壁と化粧板との間の距離に応じて、そのつど消音装置を設計して作製するとコストがかかる。また全ての距離に適用できるよう消音装置を薄く設計すると、防音性能が低くなってしまう。そこで、消音装置をコンクリート壁と化粧板との間に設置する場合に、コンクリート壁と化粧板との間の距離に応じて分離された複数の消音器を適宜組み合わせて設置することで、低コストで防音性能を最大化することができる。
【０１１５】
また、消音装置１４は、管状部材１２に着脱可能に設置されるのが好ましい。これにより、消音装置１４の交換、あるいはリフォーム等を簡単に行うことができる。
また、消音装置１４は、管状部材１２の室内側の端面、および、室外側の端面のどちらに設置してもよいが、室内側の端面に設置されるのが好ましい。
【０１１６】
また、消音システムは、管状部材のいずれか一方の端面に設置されるカバー部材および他方の端部に設置される風量調整部材の少なくとも一方を有していてもよい。カバー部材は、換気口および空調用ダクト等に設置される従来公知の、ルーバ、ガラリ等である。また、風量調整部材は、従来公知のレジスター等である。
また、カバー部材および風量調整部材は、管状部材の消音装置が設置された側の端面に設置されてもよいし、消音装置が設置されていない側の端面に設置されてもよい。
また、例えば、図４３に示すように、風量調整部材２０が消音装置１４側に設置される場合には、軸方向から見た際に、風量調整部材２０が消音装置１４を全て覆うように設置されるのが好ましい。カバー部材が消音装置１４側に設置される場合も同様である。
カバー部材および風量調整部材を有していてもよい点については他の実施形態においても同様である。
【０１１７】
ここで、マンション等の一般的な住宅においては、コンクリート壁と化粧板とが離間して設置されており、コンクリート壁と化粧板との間に、断熱材等が配置されている。消音装置１４は、コンクリート壁と化粧板との間の空間に設置するのが好ましい。その際、図４３に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２側の面よりも壁１６側に配置される構成としてもよい。あるいは、図４４に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２とは反対側の面と面一に配置される構成としてもよい。すなわち、化粧板４０に形成される貫通孔を消音装置１４の外径と略同じにして、化粧板４０の貫通孔に消音装置１４を挿通させる構成としてもよい。なお、図４４に示す例では、消音装置１４は化粧板４０側の端面と、化粧板４０の壁１２とは反対側の面とが面一となる構成としたが、これに限定はされず、消音装置１４の一部が、化粧版４０がある平面上に存在する構成であってもよい。
化粧板４０の貫通孔に消音装置１４を挿通させる構成とすることで、消音装置の設置、交換等が容易になる。
【０１１８】
消音装置１４の消音器２２は、サイズが大きいほど消音性能が高くなる。
ここで、図４４に示すように、消音装置１４は化粧板４０側の端面が、化粧板４０の壁１２とは反対側の面と面一に配置される構成の場合には、消音器２２のサイズが大きいと、化粧板４０側にレジスターのような風量調整部材２０を設置しても、室内から化粧板４０に形成した貫通孔（消音装置１４と化粧板４０との境界）が視認されてしまうおそれがある。従って、図４４に示すように、風量調整部材２０と化粧板４０および消音装置１４との間に、境界カバー４２を設置するのが好ましい。これにより、室内側（風量調整部材２０側）から見た際に、図４５に示すように、化粧板４０の貫通孔が境界カバー４２によって隠れるので、意匠性を高めることができる。
【０１１９】
なお、図４４に示す例では、消音装置１４と境界カバー４２とを別部材としたが、消音装置１４と境界カバー４２を一体的に形成してもよい。すなわち、消音装置１４にフリンジを設けてもよい。
【０１２０】
また、図４３等に示す例においては、消音装置１４の内径は、管状部材１２と略同じ径で一様としたが、これに限定はされない。図４６に示す消音システム１０ｒのように、消音器２２部分の内径を挿入部２６の内径よりも大きく、すなわち、管状部材１２の内径よりも大きくしてもよい。
消音器２２部分の内径を管状部材１２の内径よりも大きくすることで、管状部材１２の径よりも大きい径の管状部材用の、大きな風量調整部材２０を用いることができる。大きな風量調整部材２０を用いることで、化粧板４０の貫通孔が風量調整部材２０によって隠れるので、意匠性を高めることができる。
【０１２１】
また、消音装置１４と風量調整部材２０とを一体化してもよい。
図４３等に示すように、市販のレジスター等の風量調整部材２０は、差込部を有し、差込部を消音装置１４に差し込んで設置される。しかしながら、市販のレジスターの差し込み部は、接続時の剛性および密閉性確保のため、長さが５ｃｍ程度あり、消音装置１４の設計が制限されるおそれがある。これに対して、消音装置１４と風量調整部材２０とを一体化することで、消音装置１４の設計自由度が高くなり、また、施工も簡易化される点で好ましい。
【０１２２】
なお、消音システムが、カバー部材および風量調整部材を有する場合には、管状部材内に生じる第一共鳴は、カバー部材、風量調整部材および消音装置を含む消音システムにおける管状部材の第一共鳴である。従って、消音器の空洞部の長さＬdは、カバー部材、風量調整部材および消音装置を含む消音システムにおける管状部材の第一共鳴の共鳴周波数における音波の波長λの１／４よりも短い。
【０１２３】
また、図４３等に示す例では、消音装置１４は、消音装置１４の中心軸が管状部材１２の中心軸に一致するように配置されている、すなわち、消音装置１４は、管状部材１２の中心軸に対して回転対称の形状に形成されているがこれに限定はされない。
図４７に示す消音システムのように、消音装置１４は、消音装置１４の中心軸が、中心軸に垂直な方向に管状部材１２の中心軸とずれるように配置されていてもよい。
消音装置１４の中心軸と管状部材１２の中心軸とが一致する構成は通気性の点で好ましい。一方、消音装置１４の中心軸と管状部材１２の中心軸とがずれている場合は、音の反射が増えるため防音性能が向上する点で好ましい。特に直進性の高い高周波領域で効果がある。
なお、消音装置１４の中心軸が、中心軸に垂直な方向に管状部材１２の中心軸とずれるように配置されている場合には、壁に垂直な方向から見た際に、一方の空間側から通気スリーブを通して他方の空間側が視認できることが好ましい。すなわち、消音器を配置した通気スリーブ内の通気可能な空間、すなわち、通風路は、通気スリーブの中心軸に垂直な断面の面方向において少なくとも一部が直線上にあることが好ましい。これにより、通風路の折れ曲がりによる圧力損失を低減できる。
また、消音器が配置された通気スリーブ内における一方の空間側から他方の空間側までの最短距離が壁の厚みの１．９倍以下であることが好ましい。
【０１２４】
ここで、住宅用の壁の厚みは、すなわち、コンクリート壁と化粧板との間の空間を含む、コンクリート壁と化粧板との合計厚み（以下、壁と化粧板との合計厚みともいう）は、１７５ｍｍ〜４００ｍｍ程度である。従って、住宅用に用いられる通気スリーブ（環状部材）の長さは１７５ｍｍ〜４００ｍｍである。この範囲の長さの通気スリーブで生じる共鳴の第一共鳴周波数は、３５５Ｈｚ〜７１０Ｈｚ程度である。
【０１２５】
なお、住宅用の壁に用いられる通気スリーブの防音を考えた場合、コンクリート壁と化粧板との合計厚み、すなわち、通気スリーブの長さは１７５ｍｍ〜４００ｍｍであるので、通気スリーブの第一共鳴の波長が最も短い場合（通気スリーブの長さが１７５ｍｍのとき、λ＝４９７ｍｍ）を考えると、十分な防音性能が得られる観点から、空洞部の幅Ｌwは、５．５ｍｍ以上であるのが好ましく、１５ｍｍ以上であるのがより好ましく、２５ｍｍ以上であるのがさらに好ましい。
一方、住宅用の壁は、全体の厚み（コンクリート壁と化粧板との合計厚み）は最大で４００ｍｍであり、コンクリート壁が少なくとも１００ｍｍであるため、空洞部の幅Ｌwは、住宅のコンクリート壁と化粧板との間の空間に配置可能な観点から、３００ｍｍ以下であるのが好ましく、さらに汎用性の観点から２００ｍｍ以下であるのがより好ましく、１５０ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１２６】
同様に、通気スリーブの第一共鳴の波長が最も短い場合（通気スリーブの長さが１７５ｍｍのとき、λ＝４９７ｍｍ）を考えると、十分な防音性能が得られる観点から、空洞部の深さＬdは、２５．３ｍｍ以上であるのが好ましく、２７．８ｍｍ以上であるのがより好ましく、３０．３ｍｍ以上であるのがさらに好ましい。
一方、消音器は径方向において住宅の柱と柱の間に配置される。住宅の柱と柱の間は最大で４５０ｍｍ程度であり、通気スリーブは少なくとも１００ｍｍ程度である。従って、空洞部の深さＬdは、住宅の柱と柱の間の空間に配置可能な観点から、１７５ｍｍ以下（＝（４５０ｍｍ−１００ｍｍ）／２）であるのが好ましく、１３０ｍｍ以下であるのがより好ましく、１００ｍｍ以下であるのがさらに好ましい。
【０１２７】
また、消音器２２の空洞部３０内の一部に多孔質吸音材を有する構成とする場合には、開口部３２を覆うように、あるいは、開口部３２を狭くするように配置するのが好ましい。すなわち、吸音材は空洞部３０内の開口部３２に近い位置に配置されるのが好ましい。また、空洞部３０の、深さ方向における開口部３２から遠い側の端面から離れた位置に吸音材を配置するのが好ましい。
【０１２８】
空洞部３０内における吸音材の位置の違いによる防音性能の差を以下のシミュレーションによって検討した。
図４８に、シミュレーションモデルの模式図を示す。
図４８に示すように、シミュレーションにおいて管状部材の長さは２００ｍｍ、直径は１００ｍｍとした。消音器２２は、管状部材１２の外周に管状に設置した。軸方向において管状部材１２の音波の入射側の端面と消音器２２との間の距離は１００ｍｍとした。消音器２２の開口部３２は管状部材の周面方向にスリット状に配置した。開口部３２の幅は１５ｍｍとした。空洞部３０の軸方向の長さは６０ｍｍ、軸方向に垂直な方向の幅は３３ｍｍとした。
図４８に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を９分割し、９分割した領域ｐ１〜ｐ９の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の多孔質吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐ２およびｐ３は、半径方向においてｐ１よりも開口部３２から遠い領域である。また、ｐ４およびｐ７は、軸方向においてｐ１よりも開口部３２から遠い領域である。ｐ５およびｐ８は、軸方向においてｐ２よりも開口部３２から遠い領域である。ｐ６およびｐ９は、軸方向においてｐ３よりも開口部３２から遠い領域である。
【０１２９】
図４９に、ｐ１、ｐ２、ｐ３、ｐ５、および、ｐ９のそれぞれの領域に吸音材を配置した場合の透過音圧強度と周波数との関係を表すグラフを示す。透過音圧強度は、消音器を設置しなかった場合の透過音圧のピーク（第一共鳴周波数の透過音圧）を１として規格化した。消音器を設置しない場合の管状部材内の第一共鳴周波数は６３０Ｈｚであるので、６３０Ｈｚにおける透過音圧がピーク音圧である。
また、図５０には、ｐ１〜ｐ９の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。５００Ｈｚバンドの透過損失は、３５４Ｈｚ以上７０７Ｈｚ以下の周波数での透過損失の平均値を求めたものである。
【０１３０】
図４９および図５０に示すように、開口部３２に最も近いｐ１の領域に吸音材を配置する構成、すなわち、開口部３２を覆う構成が、最も透過音圧強度が低く、５００Ｈｚバンドの透過損失が高く、防音性能が高いことがわかる。また、開口部３２に近いｐ２およびｐ４の領域に吸音材を配置する構成が、ｐ１以外の他の領域に比べて透過音圧強度が低く５００Ｈｚバンドの透過損失が高く防音性能が高いことがわかる。
【０１３１】
次に、図５１に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を軸方向に３分割し、３分割した領域ｐｚ１〜ｐｚ３の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の多孔質吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐｚ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐｚ２およびｐｚ３は、軸方向においてｐｚ１よりも開口部３２から遠い領域である。
図５２には、ｐｚ１〜ｐｚ３の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。
【０１３２】
また、図５３に示すように、軸方向に平行なある断面で見た際に、空洞部３０内を半径方向に３分割し、３分割した領域ｐｈ１〜ｐｈ３の各領域に流れ抵抗１３０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］の多孔質吸音材２４が配置されるものとして、シミュレーションを行った。ｐｈ１が開口部３２に最も近い領域であり、ｐｈ２およびｐｈ３は、半径方向においてｐｈ１よりも開口部３２から遠い領域である。
図５４には、ｐｈ１〜ｐｈ３の各領域に吸音材を配置した場合の、５００Ｈｚバンドの透過損失を表すグラフを示す。
【０１３３】
図５２および図５４に示すように、吸音材を配置する領域が開口部３２に近いほど、５００Ｈｚバンドの透過損失が高くなり、防音性能が高くなることがわかる。
【０１３４】
また、消音器２２は、管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に、空洞部３０と連通する第２開口部３８を有していてもよい。
【０１３５】
図５５は本発明の消音システムの他の一例を概念的に示す断面図である。
図５５に示す消音システムにおいては、消音器２２の空洞部３０を構成する壁面の、開口部３２を有する面と対面する面に第２空洞部３８を有する。管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に、空洞部３０と連通する第２開口部３８を有する構成とすることで、規格化有効弾性率の実部をより低くすることができる。また、空洞部３０の体積を大きくすることなく規格化有効弾性率の実部をより低くすることができるので、消音器を小型化することができる。
【０１３６】
第２開口部３８の形成位置は、管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置であれば限定はない。また、第２開口部３８の大きさも限定はないが大きいのが好ましい。
【０１３７】
ここで、管状部材１２内に生じる第一共鳴の音場空間に接続しない位置に第２開口部３８を形成した構成の場合には、水や湿気が壁内に侵入したり、壁から空洞部内に水や湿気が入り込んだりするおそれがある。そこで、図５５に示す消音システムの第２開口部３８を膜状部材で覆う構成としてもよい。膜状部材は、音波を通しやすく水を通さない膜状の部材で、サランラップ（登録商標）等の薄い樹脂フィルム、撥水処理した不織布等を用いることができる。これによって、規格化有効弾性率の実部を低くしつつ、水や湿気が入り込むのを防止することができる。膜状部材の材料としては、後述する防風用フィルム４４の材料と同様の材料を用いることができる。
【０１３８】
また、図５６および図５７に示す例のように、管状部材１２内に浸入防止板３４を有する構成としてもよい。
図５６は、本発明の消音システムの他の一例の模式的断面図である。また、図５７は、図５６のＤ−Ｄ線断面図である。
図５６および図５７に示すように、浸入防止板３４は、管状部材１２内の鉛直方向の下方に、管状部材１２の径方向に立設している板状の部材である。
【０１３９】
住宅の壁に設置される通気スリーブ（管状部材）は、屋外に通じているため、台風などの強風時には雨水が外部ガラリや外部フード等を通過して通気スリーブ内に浸入する場合がある。本発明の消音システムでは、空洞部を有する消音器が通気スリーブに接続されているため、通気スリーブ内に浸入した雨水が空洞部に浸入して溜まってしまうおそれがある。
【０１４０】
これに対して、図５６および図５７に示すように、管状部材１２内に浸入防止板３４を設けることで、外部から管状部材１２内に浸入した雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止できる。
浸入防止板３４の鉛直方向の高さは、５ｍｍ以上４０ｍｍ以下が好ましい。
【０１４１】
また、雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止する構成として、図５８および図５９に示すように、消音器２２の開口部３２の鉛直方向の下側の領域を蓋部３６で塞ぐ構成としてもよい。
図５８は、本発明の消音システムの他の一例の模式的断面図である。また、図５９は、図５８のＥ−Ｅ線断面図である。
図５８および図５９に示すように、消音器２２の開口部３２の鉛直方向の下側の領域を蓋部３６で塞ぐ構成とすることによって、外部から管状部材１２内に浸入した雨水が消音器２２の空洞部３０に浸入するのを防止できる。
【０１４２】
また、図６０に示すように、消音器２２の開口部３２側の面を形成する部材を別部材（仕切り部材５４）として、仕切り部材５４を交換可能とする構成としてもよい。仕切り部材５４を交換可能とすることで、開口部３２の大きさを容易に変更することができるため、消音器２２の共鳴周波数を適宜設定することができる。また、空洞部３０内に設置された多孔質吸音材２４を容易に交換することができる。
【０１４３】
消音器２２および消音装置１４の形成材料としては、金属材料、樹脂材料、強化プラスチック材料、および、カーボンファイバ等を挙げることができる。金属材料としては、例えば、アルミニウム、チタン、マグネシウム、タングステン、鉄、スチール、クロム、クロムモリブデン、ニクロムモリブデン、および、これらの合金等の金属材料を挙げることができる。また、樹脂材料としては、例えば、アクリル樹脂、ポリメタクリル酸メチル、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリエチレンテレフタラート、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、および、トリアセチルセルロース等の樹脂材料を挙げることができる。また、強化プラスチック材料としては、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）、および、ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）を挙げることができる。
ここで、消音器２２および消音装置１４は、排気口等に利用可能な点から、難燃材料より耐熱性の高い材料からなることが好ましい。耐熱性は、例えば、建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間で定義することができる。建築基準法施行令の第百八条の二各号を満たす時間が５分間以上１０分間未満の場合が難燃材料であり、１０分間以上２０分間未満の場合が準不燃材料であり、２０分間以上の場合が不燃材料である。ただし耐熱性は各分野ごとで定義されることが多い。そのため、消音システムを利用する分野に合わせて、消音器２２および消音装置１４を、その分野で定義される難燃性相当以上の耐熱性を有する材料からなるものとすればよい。
【０１４４】
また、図６１に示す消音システム１０ｔのように、各消音器２２の開口部３２が、音波は透過し、空気（風）は遮蔽する防風用フィルム４４によって覆われているのが好ましい。
消音器２２の空洞部３０内に空気が流入可能な構成の場合には、直管の場合に比べて、消音システム全体としての圧力損失が大きくなる。そのため、通気量が少なくなってしまうおそれがある。これに対して、各消音器２２の開口部３２を防風用フィルム４４で覆う構成とすることで、防風用フィルム４４が音波を透過するため、消音器２２による消音の効果は得られ、かつ、防風用フィルム４４が空気を遮蔽するため、空洞部３０内に空気が流入するのを抑制して圧力損失を低減することができる。
【０１４５】
防風用フィルム４４は、非通気のフィルムであってもよく、通気性の低いフィルムであってもよい。
非通気の防風用フィルム４４の材料としては、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）などのアクリル樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート、ポリアミドイド、ポリアリレート、ポリエーテルイミド、ポリアセタール、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド、ポリサルフォン、ポリブチレンテレフタラート、ポリイミド、トリアセチルセルロース等の樹脂材料、が利用可能である。
低通気性の防風用フィルム４４の材料としては、上記樹脂からなる多孔質フィルム、多孔質金属箔（多孔質アルミニウム箔等）、不織布（レジンボンド不織布、サーマルボンド不織布、スパンボンド不織布、スパンレース不織布、ナノファイバー不織布）、織布、紙等が利用可能である。
なお、多孔質フィルム、多孔質金属箔、不織布、織布を用いた場合には、それらが有する貫通孔部によって吸音効果を得ることができる。すなわち、これらは音エネルギーを熱エネルギーに変換する変換機構としても機能する。
防風用フィルム４４の厚みは、材質にもよるが、１μｍ〜５００μｍが好ましく、３μｍ〜３００μｍがより好ましく、５μｍ〜１００μｍがより好ましい。
【０１４６】
また、本発明の消音システムにおいて、他の市販の防音部材を有していてもよい。
例えば、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の内部には、内挿型消音器が配置される構成としてもよい。
また、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の他方の端部には、野外設置型の防音フードが配置される構成としてもよい。
あるいは、管状部材１２の一方の端部には、本発明における消音装置１４が配置され、管状部材１２の内部には、内挿型消音器が配置され、管状部材１２の他方の端部には、野外設置型の防音フードが配置される構成としてもよい。
このように、他の防音部材と組み合わせることで、より広い帯域で高い防音性能を得られる。
この点については、他の実施形態においても同様である。
【０１４７】
内挿型消音器としては、種々の公知の内挿型消音器が利用可能である。例えば、株式会社新協和製：防音スリーブ（SK-BO100等）、大建プラスチックス株式会社製：防音スリーブ（100NS2等）、西邦工業株式会社製  自然換気用サイレンサー（SEIHO NPJ100等）、株式会社ユニックス製：サイレンサー（UPS100SA等）、株式会社建友製：サイレントスリーブＰ（HMS-K等）等を用いることができる。
野外設置型の防音フードとしては、種々の公知の防音スリーブが利用可能である。例えば、株式会社ユニックス製：防音フード（SSFW-A10M等）、株式会社シルファー製：防音型フード（BON-TS等）等を用いることができる。
【０１４８】
ここで、管状部材１２は、直管状のものに限定はされず、折れ曲がり構造を有するものであってもよい。管状部材１２が折れ曲がり構造を有する場合には、折れ曲がり部において、風（空気の流れ）も音波も上流側に反射されるため、風も音波も通過しにくくなる。通気性を確保するために、折れ曲がり部を曲面にするなどして壁の角度変化を緩やかにしたり、折れ曲がり部に整流板を設けるなどして風の進行方向を変えて通気性を確保することが考えられる。
しかしながら、折れ曲がり部を曲面にしたり、折れ曲がり部に整流板を設けた場合には、通気性が向上するものの、音波の透過率も高くなってしまう。
【０１４９】
そこで、図６２に示すように、風は通さず（通しにくく）、音波を透過する音響透過壁６０を、管状部材１２の折れ曲がり部に配置する。図６２において、管状部材１２は、略９０°に曲がる折れ曲がり部を有している。音響透過壁６０は、管状部材１２の折れ曲がり部に、入射側の管状部材１２の長手方向および出射側の管状部材１２の長手方向それぞれに対して表面を約４５°傾けて配置されている。なお、図６２および図６３において、図中上端部側が入射側で右側端部側が出射側である。
【０１５０】
図６２に示すように、音響透過壁６０は音波を透過するので、上流側から入射した音波は、折れ曲がり部で音響透過壁６０を透過し、管状部材１２の壁で上流側に反射される。すなわち、元の管状部材１２の特性が維持される。一方、図６３に示すように、音響透過壁６０は風は通さないので、上流側から入射した風は、折れ曲がり部で音響透過壁６０によって、進行方向が曲げられて下流側に流れる。このように、折れ曲がり部に音響透過壁６０を配置することで、音の透過率は低く維持しつつ、通気性を向上することができる。
【０１５１】
音響透過壁６０としては、密度の小さい不織布、および、厚みと密度の小さい膜を用いることができる。
密度の小さい不織布としては、株式会社巴川製紙所：ステンレス繊維シート（トミーファイレックＳＳ）、通常のティッシュペーパーなどが挙げられる。厚みと密度の小さい膜としては、市販の各種ラップフィルム、シリコーンゴムフィルム、金属箔などが挙げられる。
【０１５２】
＜第二実施形態＞
規格化有効弾性率Ｂｎが、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とするために、図６４に示すような構成であってもよい。
図６４は、本発明の消音システムの第二実施形態の好適な実施態様の一例を示す模式的な断面図である。図６５は、図６４のＢ−Ｂ線断面図である。
【０１５３】
図６４に示すように、消音システム１０ｖは、２つの空間を隔てる壁１６を貫通して設けられる、円筒状の通気スリーブ１２の外周部に消音器６２が配置された構成を有する。
図６４に示す例では、消音システム１０ｖは、壁１６と、壁１６から所定距離離間して、壁１６に平行に設けられた化粧板４０と、壁１６および化粧板４０を貫通する通気スリーブ１２と、壁１６と化粧板４０の間の空間の通気スリーブ１２の外周部に配置される消音器６２とを有する。
【０１５４】
通気スリーブ１２、壁１６および化粧板４０は、第一実施形態と同様である。
【０１５５】
消音器６２は、空洞部３０、および、空洞部３０と通気スリーブ１２内とを連通する開口部３２を有するケース部２８、ならびに、ケース部２８の空洞部３０内に配置される多孔質吸音材２４を有する。
図６４および図６５に示すように、ケース部２８は、通気スリーブ１２の外周部の周方向の全周に開口部３２および空洞部３０を有する。すなわち、消音システム１０ｖでは、通気スリーブ１２の軸方向において、消音器６２の位置で通気スリーブ１２の直径よりも大きな径となっている。
ケース部２８の開口部３２が通気スリーブ１２内と連通することによって、消音システム１０における通気スリーブ１２内に生じる第一共鳴の音場空間に開口部３２が接続している。
【０１５６】
ここで、図６５に示す例では、消音器６２のケース部２８（空洞部３０）は通気スリーブ１２の外周面の全周に沿った略環状としたが、これに限定はされず、空洞部を有する各種の立体形状であればよい。例えば、半環形状であってもよいし、直方体形状であってもよい。
【０１５７】
多孔質吸音材２４は、ケース部２８の空洞部３０内の全体に配置されている。従って、多孔質吸音材２４は、円環形状である。
周知のとおり、多孔質吸音材は、内部を通過する音の音エネルギーを熱エネルギーに変換することで吸音するものである。
【０１５８】
多孔質吸音材２４としては、第一実施形態で記載した多孔質吸音材２４が利用可能である。
【０１５９】
なお、図６４および図６５に示す例では、多孔質吸音材２４はケース部２８の空洞部３０内の全体に配置される構成としたが、これに限定はされず、空洞部３０内の少なくとも一部に配置される構成とすればよい。あるいは、多孔質吸音材２４は消音器６２の開口部３２の少なくとも一部を覆うように配置される構成としてもよい。
【０１６０】
ここで、第二実施形態の消音システムは、通気スリーブが第一共鳴する音波の周波数をｆ1、波長をλとし、消音器内の周波数ｆ1における実効音響伝搬長をαとすると、消音器と多孔質吸音材の形状や体積や消音対象の音波の周波数もよるが、
−１．０＜ｌｏｇ（α／λ）＜０．３
を満たすのが好ましい。
なお、上記式において、ｌｏｇは自然対数である。
また、周波数ｆ1における消音器内の実効音響伝搬長とは、多孔質吸音材が配置された状態で空洞部内を周波数ｆ1の音が伝搬すると考えた場合の実効音響伝搬長である。
【０１６１】
多孔質吸音材内における実効音響伝搬長α0は、
α0＝１／Ｒｅ［γ］
で求められる。ただし、γは伝搬定数である。また、Ｒｅ［γ］は、伝搬定数の実部を意味する。
音響材料の伝搬定数は、音響管と２本のマイクを用いた伝達関数法による測定を行うことで求めることができる。この手法はJIS A1405-2、ISO 10534-2、ASTM E 1050の規格に従うものである。
音響管としては、例えば日東紡音響エンジニアリング株式会社製のＷｉｎＺａｃと同一の測定原理であるものを用いることができる。この方法で広いスペクトル帯域において伝搬定数を測定することができる。
消音器内の実効音響伝搬長αは、多孔質吸音材がケース部の空洞部内全体に充填される場合は、多孔質吸音材の実効音響伝搬長α0と一致する。また、多孔質吸音材がケース部の空洞部内の一部に充填される場合は、多孔質吸音材の実効音響伝搬長α0と多孔質吸音材が配置されていない空間の長さとの合計が消音器内の実効音響伝搬長αとなる。なお、以下の説明においては、基本的に多孔質吸音材がケース部の空洞部内全体に充填される構成として説明を行なっている。従って、多孔質吸音材の実効音響伝搬長α0と消音器内の実効音響伝搬長αとを区別せずに説明する場合がある。
【０１６２】
第二実施形態の消音システムは、消音器が、通気スリーブの外周部に形成された空洞部および空洞部と通気スリーブとを連通する開口部を有するケース部と、ケース部の空洞部内の少なくとも一部に、または、ケース部の開口部の少なくとも一部を覆う位置に配置される多孔質吸音材とを有し、消音器の開口部は、消音システム内における通気スリーブの音場空間に接続されており、通気スリーブが第一共鳴する音波の周波数をｆ1、波長をλとし、周波数ｆ1における消音器内の実効音響伝搬長をαとすると、−１．０＜ｌｏｇ（α／λ）＜０．３を満たす構成とする。このような構成とすることで、第一共鳴が存在するオクターブバンドの規格化有効弾性率Ｂｎの実部と虚部が０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たす構成とすることができる。
これによって、高い防音性能と高い通気性を発現することができる。
【０１６３】
また、この消音の原理は消音器の共鳴を利用しないので、防音性能の波長依存性が小さく、通気スリーブ１２の長さおよび形状等が異なる場合でも、防音性能を発現することができ、通気スリーブ１２に合わせた設計が不要であり汎用性が高い。
また、この消音の原理は共鳴を利用しないので、風切り音を増幅することがない。
【０１６４】
防音性能の観点から、消音器と多孔質吸音材の形状や体積や消音対象の音波の周波数もよるが、−０．７≦ｌｏｇ（α／λ）≦０．２５が好ましく、−０．４≦ｌｏｇ（α／λ）≦０．２がより好ましく、−０．２≦ｌｏｇ（α／λ）≦０．１５がさらに好ましい。
【０１６５】
多孔質吸音材２４は、消音器と多孔質吸音材の形状や体積や消音対象の音波の周波数もよるが、単位厚さ当たりの流れ抵抗σ1［Pa・s/m2］が、３＜ｌｏｇ（σ1）＜４．６を満たすことが好ましく、３．１＜ｌｏｇ（σ1）＜４．５を満たすことがより好ましく、３．３＜ｌｏｇ（σ1）＜４．３を満たすことがさらに好ましい。
【０１６６】
ここで、防音性能の観点から、通気スリーブの軸方向における、消音器６２のケース部２８の空洞部３０の幅Ｌ1は、０．０２×λ≦Ｌ1≦０．１５×λを満たすのが好ましい。また、通気スリーブの径方向における、空洞部３０の深さＬ2は、０．０３×λ≦Ｌ2≦０．１２×λを満たすのが好ましい。
なお、位置によって空洞部３０の深さが異なる場合には、空洞部３０の深さＬ２は、各位置での深さの平均値である。
また、位置によって開口部３２の幅が異なる場合には、開口部３２の幅Ｌ１は、各位置での幅の平均値である。
なお、幅Ｌ1、深さＬ2は分解能を１ｍｍとして測定すればよい。すなわち、１ｍｍ未満の凹凸等の微細構造を有する場合には、これを平均化して幅Ｌ1、深さＬ2を求めればよい。
【０１６７】
５００Ｈｚバンドにおいて３ｄＢ以上の十分な防音性能が得られる観点から、空洞部の幅Ｌ1および深さＬ2は、第二実施形態と同様の範囲とするのが好ましい。
【０１６８】
ここで、図６４に示す例では、消音器６２は、開口部３２の軸方向の長さ（以下、開口部の幅という）が空洞部３０の幅Ｌ1と同じとしたが、これに限定はされず、開口部３２の幅が空洞部の幅Ｌ2よりも小さい構成としてもよい。
【０１６９】
また、図６４に示す例では、消音システムは１つの消音器６２を有する構成としたが、これに限定はされず、２以上の消音器６２を通気スリーブ１２の軸方向に配列した構成としてもよい。言い換えると、通気スリーブ１２の軸方向の少なくとも２箇所以上の位置に、複数の消音器６２の開口部３２が配置される構成としてもよい。
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、各消音器の開口部および空洞部等の寸法は互いに異なっていてもよい。
【０１７０】
また、複数の消音器を軸方向に配置する構成とする場合には、各消音器の空洞部内に音響特性の異なる多孔質吸音材を配置する構成としてもよい。
また、１つの空洞部に複数の吸音材を配置する構成としてもよい。
【０１７１】
また、第一実施形態と同様に、消音器の開口部が、音波は透過し、空気（風）は遮蔽する防風用フィルムによって覆われていてもよい。
【０１７２】
また、図６４に示す例では、消音器は通気スリーブと一体的に形成される構成としたが、これに限定はされず、消音器は、通気スリーブとは別部材として形成されていてもよい。
消音器を通気スリーブと別部材とした場合には、消音器を通気スリーブ（壁）の端面に接着剤等の公知の固定方法で固定すればよい。その際、消音器は通気スリーブに着脱可能に設置されるのが好ましい。これにより、消音器の交換、あるいはリフォーム等を簡単に行うことができる。
また、第一実施形態と同様に、消音器は、通気スリーブ（壁）の室内側の端面、および、室外側の端面のどちらに設置してもよいが、室内側の端面、すなわち、コンクリート壁と化粧板との間に設置されるのが好ましい。また、消音器を分離可能に構成されていてもよい。
【０１７３】
また、第一実施形態と同様に、通気スリーブ内に浸入防止板を有する構成としてもよい。あるいは、蓋部３６を有する構成としてもよい。
【０１７４】
また、第一実施形態と同様に、消音器６２の開口部３２側の面を形成する部材を別部材（仕切り部材）として、仕切り部材を交換可能とする構成としてもよい。
【実施例】
【０１７５】
以下に実施例に基づいて本発明をさらに詳細に説明する。以下の実施例に示す材料、使用量、割合、処理内容、処理手順等は、本発明の趣旨を逸脱しない限り適宜変更することができる。したがって、本発明の範囲は以下に示す実施例により限定的に解釈されるべきものではない。【０１７６】
［実施例１］
実施例１として、図６６に示すように、管状部材１２の外周面に消音器２２を配置した構成（第一実施形態の構成）についてシミュレーションを行なった。
消音器２２は、Ｌ字型の消音器であり、周面方向において管状部材１２の外周面の全周に沿った円環状であり、開口部３２が周面方向に沿ったスリット状に形成された形状である。また、軸方向に消音器２２（開口部および空洞部）を２つ有する構成とした。また、２つの消音器２２の空洞部内には多孔質吸音材２４が配置される構成とした。
また、管状部材１２の消音器２２が設置される側とは反対側の開口面にはガラリ（カバー部材）が配置され、消音器２２の管状部材１２とは反対側の面にはレジスター（風量調整部材）が配置される構成とした。【０１７７】
管状部材１２の内径を１５４ｍｍとし、２つの消音器２２の軸方向の合計長さＴ1を９０ｍｍ、外径を２６７ｍｍとし、消音器のフレーム肉厚を２ｍｍとした。空洞部の軸方向の幅はそれぞれ４２ｍｍ、深さはそれぞれ５６．５ｍｍである。また、一方の開口部の軸方向の幅Ｌ01は２７ｍｍとし、他方の開口部の軸方向の幅Ｌ02は１０ｍｍとした。
また、多孔質吸音材２４は、空洞部３０の全域に充填されるものとした。多孔質吸音材２４の流れ抵抗は７０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］とした。以下の実施例においても特に記載がない場合は、多孔質吸音材２４は空洞部３０の全域に充填されるものとし、多孔質吸音材２４の流れ抵抗は７０００［Ｐａ・ｓ／ｍ2］としてシミュレーションを行った。【０１７８】
シミュレーションによって透過損失を求めた。また、反射係数Ｒおよび透過係数Ｔ0を求め、前述の式（３）〜式（５）から対応する領域ＲＡ0（図６７参照）における規格化有効弾性率Ｂｎを求めた。なお、本実施例では管状部材１２の第一共鳴周波数は２５０Ｈｚオクターブバンド（１７０Ｈｚ〜３５４Ｈｚ）にあるため、２５０Ｈｚオクターブバンドでの規格化有効弾性率Ｂｎを求めた。【０１７９】
［実施例２〜３、比較例２］
消音器２２の外径をそれぞれ２５０ｍｍ、２３０ｍｍ、２１０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、透過損失、および、規格化有効弾性率Ｂｎを求めた。
なお、実施例２は空洞部の深さが４６ｍｍである。実施例３は空洞部の深さが３６ｍｍである。比較例２は空洞部の深さが２６ｍｍである。【０１８０】
図６８に実施例１および比較例２の周波数と透過損失との関係を表すグラフを示す。図６９には、各実施例および比較例の消音器を作製して実験によって求めた基準化透過損失と外径との関係を表すグラフを示す。図７０に、各実施例および比較例の規格化有効弾性率の実部および虚部をプロットしたグラフを示す。【０１８１】
図７０から、実施例１〜３は、規格化有効弾性率の実部および虚部が、０＜Ｒｅ［Ｂｎ］＜１、および、Ｉｍ［Ｂｎ］＞０を満たしており、本発明の範囲であることがわかる。一方、比較例１は、規格化有効弾性率の虚部が０以下であり、本発明の範囲外であることがわかる。【０１８２】
図６８から、比較例２は、管状部材の第一共鳴周波数付近で透過損失が低くなっていることがわかる。これに対して、実施例１は、管状部材の第一共鳴周波数付近でも透過損失が高く、高い防音性能を得られることがわかる。
また、図６９から、実施例１〜３は、比較例に比べて透過損失が高いことがわかる。
また、実施例１〜３の消音システムは、消音器を管状部材の外周部側に配置する構成のため、通気性を消音器を配置しない場合と比べて同等以上にできることは明らかである。【０１８３】
次に、スピーカー音源からの音を発生を行わず、圧力設定をして風だけを発生させて、管状部材に風切り音が発生するか否かの検討を行った。管状部材内に消音器を配置した場合、通風路が狭くなるため風切り音が発生しやすくなる。【０１８４】
［比較例３］
図７１に示すように、一方の開口部をチャンバーに接続された管状部材１２内に内挿型の消音器（ＵＮＩＸ社製サイレンサーUPS150SA）を設置し、チャンバー内のゲージ圧を３０Ｐａとして管状部材１２に向かう風を発生させた。管状部材１２の開口面に対して、角度４５°、距離５０ｃｍの位置にマイクロフォンＭＰを設置し、音圧を測定し、消音器を配置しない場合の音圧に対する差分（音圧の差分）を求めた。
なお、管状部材は内径１５ｃｍ、長さ２０ｃｍの塩ビ（塩化ビニル）管を用いた。
また、内挿型消音器の開口径は８．２ｃｍであり、管状部材１２の開口面積に対する開口率は約３０％である。【０１８５】
［実施例４］
図７２に示すように、チャンバーに接続された管状部材１２の端面に消音器を設置した以外は、比較例３と同様にして音圧を測定し、消音器を配置しない場合の音圧に対する差分（音圧の差分）を求めた。
消音器の構成は、実施例１と同様とした。
また、消音器の開口径は約１５ｃｍであり、管状部材１２の開口面積に対する開口率は約１００％である。
結果を図７３に示す。【０１８６】
図７３から、比較例３は管状部材内を風が通ることによって風切り音が発生していることがわかる。図７３中、４００Ｈｚ付近のピークは管状部材の共鳴によるものである。また、６００Ｈｚ〜１２００Ｈｚにかけてのピークは消音器の共鳴によるものである。比較例３のように、消音器を管状部材の内部に配置すると、管状部材の開口面積が狭くなるため、風切り音が発生する。また、近くに共鳴体があると、風切り音が増幅される。また、管状部材内で発生した風切り音は、室外と室内両方へ騒音を発生させる、等の問題が生じることがわかる。【０１８７】
これに対して、実施例４は、管状部材の第一共鳴周波数である４００Ｈｚ付近でも音圧の差分が小さく、また、他の周波数帯域においても音圧の差分が小さく、風切り音の発生を抑制していることがわかる。
以上の結果より本発明の効果は明らかである。
【符号の説明】
【０１８８】
１０ａ〜１０ｗ  消音システム
１２  管状部材
１４  消音装置
１６  壁
１８  カバー部材
２０  風量調整部材
２１、２２、２２ａ、２２ｂ、２３、６０、６２  消音器
２４、２４ａ〜２４ｅ  多孔質吸音材
２６  挿入部
２８  ケース部
３０、３０ａ、３０ｂ  空洞部
３２、３２ａ、３２ｂ  開口部
３４  浸入防止板
３６  蓋部
３８  第２開口部
４０  化粧板
４２  境界カバー
４４  非通気フィルム
４６  膜状部材
５４  仕切り部材
６０  音響透過壁
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
2020036029.tif 000049
【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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【図５１】
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【図５２】
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【図５３】
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【図５４】
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【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
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【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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【図６６】
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【図６７】
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【図６８】
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【図６９】
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【図７０】
2020036029.tif 000074
【図７１】
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【図７２】
2020036029.tif 000076
【図７３】
2020036029.tif 000077
【国際調査報告】
2020036029.tif 000078
2020036029.tif 000079