隔音系统的制作方法

1.本发明涉及一种隔音系统。


背景技术：

2.在个人电脑(pc)及复印件等信息设备等中，为了冷却设备内部，使用风扇来排出设备内部的被加热的空气。
3.在从这种冷却用风扇产生的噪声中，由叶片数量和转速来确定频率的噪声在特定频率下声压高，纯音(音调)成分非常强，导致刺耳的问题。
4.为了减弱这种噪声，即使使用通常用于消音的多孔质吸音材料，在宽频带下也同样降低音量，因此在只有如上所述的特定频率的声压高的情况下，难以相对降低该特定频率的声压。
5.并且，在使用多孔质吸音材料的情况下，为了获得充分的消音效果而需要增大体积，但是由于需要确保通风通道的通气性，因此多孔质吸音材料的大小存在限制，具有难以兼容高通气性和隔音性能的问题。
6.为了将这种特定频率的噪声进行消音，建议使用共振型消音器。
7.例如，专利文献1中记载有一种消音器，其构成为如下：通过设置壳体和孔部而制成，所壳体具有扁平框体形状，并且在内部形成用于进行消音处理的通路，所述孔部以与通路连通的方式形成于该壳体，并导入成为噪声的声波，该孔部从壳体的外周边形成，成为噪声的声波向壳体的平面方向传播。并且，记载有该消音器进行共振吸音。
8.现有技术文献
9.专利文献
10.专利文献1：国际公开wo2004/061817号


技术实现要素：

11.发明要解决的技术课题
12.为了减弱如上所述的风扇的噪声，要求将特定窄频带的频率声音进行隔音，而不降低与冷却性能有关的通风性。
13.然而，根据本发明人等的研究，可知在确保通气性且设置有消音器的情况下，存在根据场所消音性能变差的场所。
14.本发明的课题是解决上述现有技术问题，并提供一种确保通气性且特定频率的消音性能高的隔音系统。
15.用于解决技术课题的手段
16.本发明通过以下结构解决课题。
17.[1]一种隔音系统，其将从配置在具有通风通道的通气部件内的声源产生的声音进行消音，
[0018]
声源产生的声音是关于特定频率的声压成为极大值的至少一种主导音，
[0019]
在通风通道的流通方向上，在声源的
±
0.25
×
λ以内的距离处存在声阻抗比流通通道的声阻抗的平均值高的高阻抗空间的至少一部分，
[0020]
具有配置在通气部件内的将包括主导音频率的频带的声音进行消音的消音器，
[0021]
消音器形成声阻抗比流通通道的阻抗的平均值低的低阻抗空间，
[0022]
若主导音的中心波长为λ且m为正整数，则高阻抗空间与低阻抗空间的距离l满足(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)。
[0023]
[2]根据[1]所述的隔音系统，其中，声源位于高阻抗空间内。
[0024]
[3]根据[1]或[2]所述的隔音系统，其中，高阻抗空间与低阻抗空间的距离l满足(0.5
×
λ
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ 0.2
×
λ)。
[0025]
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的隔音系统，其中，声源产生不同频率的两种以上的主导音，
[0026]
并具有将两种以上的主导音分别进行消音的两个以上的消音器。
[0027]
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的隔音系统，其中，声源是轴流风扇，
[0028]
由轴流风扇形成有高阻抗空间。
[0029]
[6]根据[5]所述的隔音系统，其中，在轴流风扇的排气侧形成有整流器。
[0030]
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的隔音系统，其中，消音器是共振器。
[0031]
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的隔音系统，其中，消音器具有多孔质吸音材料。
[0032]
发明效果
[0033]
根据本发明，能够提供一种确保通气性且特定频率的消音性能高的隔音系统。
附图说明
[0034]
图1是概念性地表示本发明的隔音系统的一例的剖视图。
[0035]
图2是用于说明本发明的隔音系统的作用的示意图。
[0036]
图3是用于说明本发明的隔音系统的作用的示意图。
[0037]
图4是用于说明高阻抗空间与低阻抗空间的距离l的范围的示意图。
[0038]
图5是表示频率与麦克风声压级的关系的曲线图。
[0039]
图6是将风扇周边的声压可视化的图。
[0040]
图7是本发明的隔音系统的一例的示意图。
[0041]
图8是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0042]
图9是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0043]
图10是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0044]
图11是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0045]
图12是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0046]
图13是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0047]
图14是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0048]
图15是用于说明模拟模型的图。
[0049]
图16是表示频率与透射损失的关系的曲线图。
[0050]
图17是表示距离l与透射损失的关系的曲线图。
[0051]
图18是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0052]
图19是表示频率与声压的关系的曲线图。
[0053]
图20是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0054]
图21是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0055]
图22是用于说明膜振动的振动模式的示意图。
[0056]
图23是用于说明膜振动的振动模式的示意图。
[0057]
图24是本发明的隔音系统的另一例的示意图。
[0058]
图25是用于说明实施例的结构的示意图。
[0059]
图26是图25的膜型共振器的位置上的剖视图。
[0060]
图27是用于说明膜型共振器的结构的示意图。
[0061]
图28是表示频率与声压的关系和频率与吸收率的关系的曲线图。
[0062]
图29是表示频率与声压的关系和频率与吸收率的关系的曲线图。
[0063]
图30是表示距离l与透射损失的关系的曲线图。
[0064]
图31是用于说明实施例的结构的示意图。
[0065]
图32是图31的膜型共振器的位置上的剖视图。
[0066]
图33是用于说明膜型共振器的结构的示意图。
[0067]
图34是表示与风扇的峰值噪声频率的差分和声压的关系的曲线图。
[0068]
图35是表示与风扇的峰值噪声频率的差分和声压的关系的曲线图。
[0069]
图36是表示距离l与透射损失的关系的曲线图。
具体实施方式
[0070]
以下，对本发明进行详细说明。
[0071]
以下记载的构成要件的说明根据本发明的代表性实施方式而完成，但是本发明并不限定于这种实施方式。
[0072]
另外，在本说明书中，使用“～”表示的数值范围是指将记载于“～”前后的数值作为下限值及上限值而包括的范围。
[0073]
并且，在本说明书中，“正交”及“平行”包括在本发明所属技术领域中容许的误差范围。例如，“正交”及“平行”是指相对于严格的正交或平行在小于
±
10
°
的范围内等，相对于严格的正交或平行的误差优选为5
°
以下，更优选为3
°
以下。
[0074]
在本说明书中，“相同”包括在技术领域中通常容许的误差范围。并且，在本说明书中，当称为“全部”、“均”或“整个表面”等时，除了100％的情况以外，还包括在技术领域中通常容许的误差范围，例如包括99％以上、95％以上或90％以上的情况。
[0075]
[隔音系统]
[0076]
本发明为一种隔音系统，其将从配置在具有通风通道的通气部件内的声源产生的声音进行消音，其中，
[0077]
声源产生的声音是关于特定频率的声压成为极大值的至少一种主导音，
[0078]
在通风通道的流通方向上，从声源在
±
0.25
×
λ以内的距离处存在声阻抗比流通通道的声阻抗的平均值高的高阻抗空间的至少一部分，并具有配置在通气部件内的将包括主导音的频率的频带的声音进行消音的消音器，
[0079]
消音器形成声阻抗比流通通道的阻抗的平均值低的低阻抗空间，由此形成反射声
波的低阻抗界面，
[0080]
若主导音的中心波长为λ且m为正整数，则高阻抗空间与低阻抗空间的距离l满足
[0081]
(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)。
[0082]
使用附图对本发明的隔音系统的结构进行说明。
[0083]
图1是表示本发明的隔音系统的优选实施方式的一例的示意性剖视图。
[0084]
图1所示隔音系统10具有：通气部件12，具有通风通道12a；风扇60，配置在通气部件12的内部；及消音器22，配置在通气部件12的外周部。
[0085]
在图1所示隔音系统10中，通气部件12是两端开放的筒状部件，将内部空间设为通风通道12a，将气体(空气)从一个开口(以下，称为供气开口12b)取入，并从另一个开口(以下，称为排气开口12c)排出。
[0086]
风扇60配置在通气部件12的内部即通风通道12a中，并从供气开口12b侧向排气开口12c侧吹出气体。
[0087]
众所周知，风扇60使具有多个叶片的叶轮旋转，以对气体赋予动能并将气体向轴向吹出。从而，风扇60在根据转速及叶片数量确定的特定频率下，产生声压成为极大值的声音。即，风扇60是本发明中的声源ss。以下，将在特定频率下声压成为极大值的声音称为主导音。
[0088]
消音器22配置在通气部件12的外周部，将包括由声源ss产生的主导音的频率的声进行消音。
[0089]
在图1所示例中，消音器22是亥姆霍兹共振器，具有空腔部30、将空腔部30与通气部件12(通风通道12a)的内部连通的开口部32。众所周知，亥姆霍兹共振器通过使亥姆霍兹共振器的共振频率与欲消音的声音(主导音)的频率一致，能够将该频率的声音进行消音。
[0090]
并且，开口部32在通风通道12a的流通方向上形成于风扇60与排气开口12c之间。即，消音器22配置在风扇60的下游侧，并将风扇60产生的主导音进行消音。
[0091]
在此，在图1所示例中，配置有风扇60的区域相当于本发明中的高阻抗空间vh，并且配置有消音器22的开口部32的区域相当于低阻抗空间vl。
[0092]
在本发明中，高阻抗空间是指声阻抗比流通通道12a的声阻抗的平均值高的空间(区域)。
[0093]
并且，低阻抗空间是指声阻抗比流通通道12a的声阻抗的平均值低的空间(区域)。
[0094]
通常，管道的声阻抗z0由z0＝ρ
×
c/s表示。在此，ρ表示空气密度，c表示声速，s表示管道截面积。
[0095]
在配置有风扇60的区域中，由于管道截面积s变小，因此声阻抗变高。
[0096]
另一方面，在配置有消音器22的开口部32的区域中，由于在管道中的空气可以移动到消音器22的内部，因此产生与空气密度ρ变小相同的作用。因此，声阻抗变低。
[0097]
具体而言，通风通道的声阻抗的平均值能够由ρ
×
c/(通风通道正常部的平均截面积)求出。
[0098]
并且，高阻抗空间vh是具有比通风通道的声阻抗的平均值高20％以上的声阻抗的空间。即，高阻抗空间的平均截面积相对于通风通道窄20％以上。从而，能够通过求出通风通道中的开口截面积而判别是否为高阻抗空间。
[0099]
并且，低阻抗空间vl是具有消音器(共振体、扩展消音器)的空间。从而，能够根据
有无消音器来判别是否为低阻抗空间。
[0100]
另外，高阻抗空间vh及低阻抗空间vl与通风通道的边界是声阻抗的20％的变化在λ/20以内产生的界面。
[0101]
并且，在通气部件的侧面等上具有贯穿孔的情况下，视为不存在贯穿孔的状态(将贯穿孔部分的侧面平滑地连接)，并求出通风通道的声阻抗的平均值即可。
[0102]
并且，扩展型消音器通过扩大通风通道的截面积，或者在该扩大部的至少一部分设置吸音材料进行消音，相当于后述图10所示结构。
[0103]
从而，在图1所示消音系统10中，在通风通道12a的流通方向(图1中的左右方向)上，高阻抗空间vh靠近声源ss的吸气开口12b侧而存在，形成低阻抗空间vl的消音器22存在于高阻抗空间vh及声源ss的下游侧(排气开口12c侧)。
[0104]
在此，在本发明中，若主导音的中心波长为λ且m为正整数，则高阻抗空间vh与低阻抗空间vl的距离l存在于满足
[0105]
(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)
[0106]
的范围内。
[0107]
关于这一点，以下，使用图2及图3进行说明。
[0108]
图2及图3是示意性地表示通风通道12a中的高阻抗空间vh、声源ss、低阻抗空间vl的位置关系的剖视图。另外，在图2及图3中省略了消音器22的图示，但是在通风通道12a的流通方向上，消音器22配置在低阻抗空间vl的位置。
[0109]
首先，若高阻抗空间vh存在于声源ss的附近，则声源ss产生的主导音更强烈地辐射到排气开口12c侧。因此，为了将从排气开口12c辐射到通风通道12a的外部的主导音进行消音，在声源ss与排气开口12c之间配置消音器22。
[0110]
此时，如图2所示，在将高阻抗空间vh与低阻抗空间vl的距离l配置在声源所产生的主导音的中心波长λ的1/4位置的情况下，由于高阻抗空间vh为声压的自由端，低阻抗空间vl为声压的固定端，因此λ/4共振的共振条件成立，在高阻抗空间vh与低阻抗空间vl之间的空间中发生λ/4共振。由此，在低阻抗空间vl中成为声压的波节且声压值变小，因此对消音器的作用减弱，无法充分地获得基于共振器22的消音效果。
[0111]
这种作用在λ/4 m
×
λ/2的位置上同样产生(m为正整数)。即，在低阻抗空间vl的位置与主导音的波节的位置一致的情况下，如上所述，在高阻抗空间vh与低阻抗空间vl之间的空间中发生共振，从而共振器位置上的声压变小，因此无法充分地获得基于共振器22的消音效果。
[0112]
相对于此，如图3所示，在将高阻抗空间vh与低阻抗空间vl的距离l配置在声源产生的主导音的中心波长λ的1/2位置的情况下，由于高阻抗空间vh为声压的自由端，低阻抗空间vl为声压的固定端，因此λ/2共振的共振条件不成立，在高阻抗空间vh与低阻抗空间vl之间的空间中不发生共振。从而，通过位于低阻抗空间vl的位置上的消音器22的反射及吸收，可以充分地获得消音效果。
[0113]
并且，这种作用在λ/2
×
m的位置上同样产生(m为正整数)。即，在低阻抗空间vl的位置与主导音的波腹的位置一致的情况下，如上所述，在高阻抗空间vh与低阻抗空间vl之间的空间中不发生共振，因此可以充分地获得基于共振器22的消音效果。
[0114]
根据本发明人等的研究，如此在高阻抗空间vh与低阻抗空间vl之间的空间中不发
生共振而可以充分地获得基于消音器22的消音效果的范围，如图4所示，在0.5
×
λ
±
0.2
×
λ的范围内。
[0115]
如前所述，在信息设备等中，为了减弱用于冷却设备内部的风扇的噪声，要求将特定窄频带的频率声音进行隔音，而不降低与冷却性能有关的通风性。
[0116]
然而，根据本发明人等的研究，可知在确保通气性且设置有消音器的情况下，如上所述，存在根据场所消音性能变差的场所。
[0117]
相对于此，本发明的隔音系统在通风通道的流通方向上，在声源的
±
0.25
×
λ以内的距离处存在声阻抗比流通通道的声阻抗的平均值高的高阻抗空间，并具有配置在通气部件内的将主导音进行消音的消音器，消音器形成声阻抗比流通通道的阻抗的平均值低的低阻抗空间，若主导音的中心波长为λ且m为正整数，则高阻抗空间与低阻抗空间的距离l满足
[0118]
(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)，
[0119]
因此，如上所述，能够充分地发挥基于消音器的消音效果。从而，本发明的隔音系统能够确保通气性且提高对特定频率的消音性能。
[0120]
并且，根据隔音系统的小型化等观点，高阻抗空间与低阻抗空间的距离l更优选满足
[0121]
(0.5
×
λ
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ 0.2
×
λ)。
[0122]
另外，关于高阻抗空间与低阻抗空间的距离l，高阻抗空间以截面积开始变化的位置为基准，低阻抗空间以开口或振动中心位置(粒子速度的振动中心位置)为基准求出即可。并且，形成低阻抗空间的消音器是膜型共振器，在高次振动模式下存在多个振动部位的情况下，以该振动的中心位置作为基准。
[0123]
并且，在图示例中设为高阻抗空间与声源靠近配置的结构，但是并不限定于此，高阻抗空间与声源的距离在
±
0.25
×
λ以内即可。在高阻抗空间与声源的距离在
±
0.25
×
λ以内的情况下，从声源刚产生的声波传播到高阻抗空间，然而，此时声波还在近场状态下未成为平面波，基于高阻抗空间的反射影响小。因此，取决于声源与高阻抗空间的位置关系的干涉效果的影响小，在高阻抗空间与声源的距离在
±
0.25
×
λ以内的情况下，通过考虑高阻抗空间与低阻抗空间的位置关系，能够提高消音器的效果。
[0124]
即，在高阻抗空间与声源的距离在
±
0.25
×
λ以内的情况下，通过将高阻抗空间与低阻抗空间的距离l设在上述范围内，能够发挥消音器的性能。
[0125]
另外，声波在近场状态为如下。
[0126]
在管道内，声波均朝向管道的轴向传播。即，声波具有方向性。然而，关于从在管道截面整个区域中为非平面的声源产生的声波的方向性，不会在刚产生声波之后被定义，而在传播一定距离以上之后成为平面波并确定方向性。将未确定刚产生该声波之后的方向性的声波称为近场状态。
[0127]
并且，声源可以设为配置在高阻抗空间内的结构。例如，在风扇的表面上设置有整流气流的整流部件的情况下，配置有风扇及整流部件的空间成为高阻抗空间，作为声源的风扇构成为配置在高阻抗空间内。
[0128]
并且，在本发明中，主导音是在欧洲标准ecma
‑
74中的prominent discrete tone的定义的tnr(tone
‑
to
‑
noise ratio：音噪比)或pr(prominence ratio：突出率)中为3db以上的声音。
[0129]
以下，对本发明的隔音系统的各构成要件进行详细说明。
[0130]
＜通气部件＞
[0131]
通气部件12具有使气体(空气)向规定方向流过的通风通道12a。
[0132]
在图1所示例中，通气部件12设为两端开放的筒状部件，但是并不限定于此，也可以在筒状部件的周面的局部具有开口(贯穿孔)。
[0133]
并且，在图1所示例中，通气部件12的通风通道12a设为直线状，但是并不限定于此，也可以具有折弯部。
[0134]
并且，通风通道12a的截面形状可以是圆形、四边形、三角形等各种形状。
[0135]
并且，通风通道12a的截面形状及截面积在流通方向上相同，但是并不限定于此，通风通道12a的截面形状及截面积在流通方向上可以发生变化。
[0136]
通风通道12a的截面积及长度根据使用隔音系统的信息设备的大小、所需冷却性能等设定即可。在隔音系统具有风扇的结构的情况下，通风通道12a的截面积优选为具有风扇叶片的部分的截面积的0.7～1.5倍，优选为0.8～1.4倍，更优选为1.0～1.2倍。通风通道12a的长度优选为0.01～1m，优选为0.03～0.5m，更优选为0.05～0.3m。
[0137]
并且，通气部件12(通风通道12a)可以使用设备框体的一部分来形成。
[0138]
＜声源＞
[0139]
声源ss存在于通风通道12a中。
[0140]
作为存在于通风通道12a中的声源ss，除了上述风扇60以外，在通风通道12a的侧面上存在开口部和/或突起部的情况下，通过气体(空气)的流动而产生风噪声，因此这种开口部和/或突起部也可以成为声源ss。这种风噪声也是关于特定频率的声压成为极大值的主导音。
[0141]
本发明的隔音系统在信息设备等中优选适用于用于冷却设备内部的风扇所产生的主导音。
[0142]
(风扇)
[0143]
作为风扇60，若能够冷却设备内部，则不受特别的限定，能够使用轴流风扇、螺旋桨式风扇、鼓风扇、西洛克风扇、贯流风扇等各种风扇。其中，使用在与风扇的旋转轴平行的方向上可以送风的轴流风扇的情况下，可以适当地适用。
[0144]
〔高阻抗空间〕
[0145]
如前所述，高阻抗空间vh是声阻抗比通风通道12a的声阻抗的平均值高的空间(区域)。
[0146]
在图1所示例中，通过在配置有风扇60的区域中管道截面积变小而形成有高阻抗空间vh，但是并不限定于此。例如，通过具有通风通道12a的截面积在流通方向的中途变窄的区域，可以形成高阻抗空间vh。
[0147]
在声源ss是风扇60的情况下，在风扇60的位置上形成高阻抗空间vh，因此无需另外形成高阻抗空间。
[0148]
另一方面，在声源ss产生风噪声的开口部和/或突起部的情况下，如上所述，设为具有通风通道12a的截面积在流通方向的中途变窄的区域的结构以形成高阻抗空间vh即可。在这种情况下，也能够设为将流通方向上的声源ss的位置和高阻抗空间vh的位置分开的结构。
[0149]
在此，使用图5及图6对通过声源ss和高阻抗空间vh而在从声源ss产生的声音中产生方向性的方面进行说明。
[0150]
图5是表示在实验中使用的风扇的频率与所测定的声压级的关系的曲线图。如图5所示，风扇的声压在1300hz、2600hz、3900hz下示出极大值。即，1300hz、2600hz、3900hz的声音是风扇产生的主导音。
[0151]
图6是将风扇周边的空间中的声压分布可视化的图。求出声压分布的频率设为1300hz。并且，如图6中由箭头表示，风扇在图6中配置成从左向右送风。
[0152]
如图6所示，可知频率1300hz的声压在风扇右侧的空间，即排气侧的空间中变高。这是因为，由于配置有风扇的位置是高阻抗空间vh，因此从作为声源ss的风扇产生的声音向与高阻抗空间vh相反的一侧的方向辐射。
[0153]
如此，若在声源ss的一侧存在高阻抗空间，则声音向与高阻抗空间相反的一侧的方向强烈地辐射。
[0154]
＜消音器＞
[0155]
消音器22配置在通气部件12的外周部，将包括由声源ss产生的主导音的频率的声进行消音。并且，消音器22形成低阻抗空间vl。
[0156]
作为消音器22，能够将包括主导音的频率的声音进行消音，并且若能够形成低阻抗空间vl，则不受特别的限定。作为可以形成低阻抗空间的消音器，可以举出亥姆霍兹共振器、气柱共振器、膜型共振器及非共振型消音器。
[0157]
(亥姆霍兹共振器)
[0158]
图7是将亥姆霍兹共振器22a作为消音器而配置在通气部件12的外周部上的隔音系统的示例。
[0159]
亥姆霍兹共振是在开口部32上与外部连通的空腔部30中的空气起弹簧的作用并进行共振的现象。亥姆霍兹共振器22a的结构为如下：开口部32的空气起质量(mass)的作用，空腔部30中的空气起弹簧的作用，并进行质量弹簧的共振，通过开口部32的壁附近部上的热粘性摩擦而进行吸音。
[0160]
如图7所示，亥姆霍兹共振器22a的开口部32设置成与通气部件12的内部(通风通道12a)连通，对于通气部件12内的声源ss所产生的主导音，利用共振现象来显现吸音及反射中的至少一种功能，选择性地将主导音进行消音。
[0161]
在将亥姆霍兹共振器用作消音器22的情况下，适当地设定亥姆霍兹共振的共振频率，以使声源ss产生的主导音消音即可。亥姆霍兹共振的共振频率根据空腔部30的内容积及开口部32的面积等来确定。从而，通过调整亥姆霍兹共振器22a的空腔部30的内容积及开口部32的面积等，能够适当地设定共振声音的频率。
[0162]
(气柱共振器)
[0163]
图8是将气柱共振器22b作为消音器配置在通气部件12的外周部上的隔音系统的示例。
[0164]
气柱共振是通过在作为封闭管的共振管内(空腔部30)产生驻波而发生共振。
[0165]
如图8所示，气柱共振器22b的开口部32设置成与通气部件12的内部(通风通道12a)连通，对于通气部件12内的声源ss所产生的主导音，利用共振现象来显现吸音及反射中的至少一种功能，选择性地将主导音进行消音。
[0166]
在将气柱共振器用作消音器22的情况下，将气柱共振的共振频率适当地设定成使声源ss产生的主导音消音即可。气柱共振的共振频率根据共振管的长度(从空腔部30的开口部32起的深度)等来确定。从而，通过调整空腔部30的深度、开口部32的大小等，能够适当地设定共振声音的频率。
[0167]
另外，在具有开口部32和空腔部30的消音器22中，关于设为发生气柱共振的共振结构，还是设为发生亥姆霍兹共振的共振结构，根据开口部的大小、位置、空腔部30的大小等来确定。从而，通过适当地调整这些因素，能够选择气柱共振和亥姆霍兹共振中的任一种共振结构。
[0168]
在气柱共振的情况下，若开口部窄，则声波在开口部反射，声波难以进入到空腔部内，因此优选开口部在一定程度上较广。具体而言，在开口部为矩形的情况下，短边长度优选为1mm以上，更优选为3mm以上，进一步优选为5mm以上。在开口部为圆形的情况下，直径优选在上述范围内。
[0169]
另一方面，在亥姆霍兹共振的情况下，由于需要在开口部上产生热粘性摩擦，因此优选在一定程度上较窄。具体而言，在开口部为矩形的情况下，短边长度优选为0.5mm以上且20mm，更优选为1mm以上且15mm以下，进一步优选为2mm以上且10mm以下。在开口部为圆形的情况下，直径优选在上述范围内。
[0170]
(膜型共振器)
[0171]
图9是将膜型共振器22c作为消音器配置在通气部件12的外周部上的隔音系统的示例。
[0172]
膜型共振器22c通过以可振动的方式被支撑的膜36进行膜振动而发生共振。
[0173]
如图9所示，膜型共振器22c的膜36面向通气部件12的内部(通风通道12a)设置，对于通气部件12内的声源ss所产生的主导音，利用共振现象来显现吸音及反射中的至少一种功能，选择性地将主导音进行消音。
[0174]
在利用膜振动的膜型共振器22c中，将膜振动的共振频率适当地设定成使声源ss产生的主导音消音即可。膜振动的共振频率根据膜36的大小(振动面的大小)、厚度、硬度等来确定。从而，通过调整膜36的大小、厚度、硬度等，能够适当地设定共振声音的频率。
[0175]
并且，如图9所示，膜型共振器22c在膜36的背面侧(与通风通道12a相反的一侧)具有空腔部30(以下，也称为背面空间)。由于空腔部30被封闭，因此通过膜振动与背面空间的相互作用而产生吸音。
[0176]
具体而言，在膜振动中存在根据膜的条件(厚度、硬度、大小、固定方法等)来确定的基本振动模式和高次振动模式的频带，至于哪一种模式的频率被强烈激励而有助于吸音，根据背面空间的厚度等来确定。若背面空间的厚度薄，则定性地产生背面空间固化的效果等，因此容易激励膜振动的高次振动模式。
[0177]
在此，配置在通气部件12的外周部上的膜型共振器22c的膜36进行膜振动，由此产生与通风通道12a内的空气的密度ρ变小相同的作用。因此，配置有膜型共振器22c的区域的声阻抗变低。
[0178]
(非共振型消音器)
[0179]
图10是将不利用共振的非共振型消音器22d作为消音器配置在通气部件12的外周部上的隔音系统的示例。
[0180]
图10所示的非共振型消音器22d具有空腔部30、与通风通道12a连通的开口部32、配置在空腔部30内的多孔质吸音材料24。
[0181]
非共振型消音器22d通过多孔质吸音材料24将声能转换成热能而进行消音。
[0182]
作为多孔质吸音材料24不受特别的限定，可以适当地利用公知的多孔质吸音材料。例如，可以利用发泡氨基甲酸酯、软质氨基甲酸酯泡、木材、陶瓷粒子烧结材料、苯酚泡等发泡材料及包含微小空气的材料；玻璃棉、岩棉、超细纤维(3mcompany制造的新雪丽(thinsulate)等)、地板垫、绒毯、熔喷无纺布、金属无纺布、聚酯无纺布、金属棉、毛毡、隔热板和玻璃无纺布等纤维及无纺布类材料、木棉水泥板、二氧化硅纳米纤维等纳米纤维系材料、石膏板等各种公知的多孔质吸音材料。
[0183]
并且，多孔质吸音材料的流动阻力不受特别的限定，优选为1000～100000(pa
·
s/m2)，5000～80000(pa
·
s/m2)为更佳，10000～50000(pa
·
s/m2)为进一步较佳。
[0184]
多孔质吸音材料的流动阻力，能够通过测定1cm厚度的多孔质吸音材料的垂直入射吸音率，并以miki模型(j.acost.system.jpn.，11(1)).pp.19
‑
24(1990))进行拟合而评价。或者，可以按照“iso 9053”进行评价。
[0185]
并且，可以层叠多种不同流动阻力的多孔质吸音材料。
[0186]
另外，根据将声源ss产生的主导音选择性地进行消音的观点，作为消音器22，优选使用共振型消音器即亥姆霍兹共振器、气柱共振器、膜型共振器。能够将主导音选择性地进行消音，以减小与其他波长区域的声压差。
[0187]
另外，在本发明的隔音系统中，可以是具有一个消音器22的结构，也可以是具有多个的结构。并且，在具有多个消音器22的情况下，可以设为具有不同类型的消音器22的结构。例如，可以是具有亥姆霍兹共振器22a和气柱共振器22b的结构。
[0188]
并且，在声源ss产生两种以上主导音的情况下，可以设为具有将各主导音的频带进行消音的两个以上的消音器22的结构。
[0189]
在该情况下，相对于各主导音的中心波长，每个消音器22配置在满足
[0190]
(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)，
[0191]
的位置即可(参考图18、图26)。
[0192]
并且，在图7～图10所示例中，设为将消音器22配置在通气部件12的外周部上的结构，但是并不限定于此，也可以将消音器22配置在通气部件12内(通风通道12a)。在将消音器22配置在通气部件12内(通风通道12a)的结构的情况下，消音器优选为共振型消音器(亥姆霍兹共振器、气柱共振器、膜型共振器)或扩展型消音器。
[0193]
图11～图14中示出本发明的隔音系统的另一例的示意图。图11～图14分别是消音器22的配置位置上的与流通方向垂直的剖视图。
[0194]
在图11所示例中，在通风通道12a中配置有一个消音器22。如图11所示，消音器22配置成不完全堵塞通风通道12a的截面。
[0195]
如此在通风通道12a中配置消音器22的情况下，该区域的声阻抗在通过消音器22的作用而朝声阻抗变低的方向发生变化，另一方面，由于通风通道12a的截面积变小，因此朝声阻抗变高的方向发生变化。
[0196]
从而，在通风通道12a中配置消音器22的情况下，需要适当地设定通风通道12a的截面积、消音器22的截面积、以及共振器时其共振强度和频率、扩展消音器时其截面积、宽
度、配置在内部的多孔质吸音材料的种类等，以使配置有消音器22的区域的声阻抗变低。
[0197]
另一方面，在通风通道12a中配置消音器22的结构的情况下，在现有的通气部件12内无需重新设计或加工通气部件12而能够配置消音器22，因此能够容易获得消音效果。
[0198]
并且，即使在通风通道12a中配置消音器22的情况下，也可以设为具有两个以上消音器22的结构。
[0199]
例如，在图12所示例中，在通风通道12a中，四个消音器22相对于通风通道12a的中心旋转对称地配置。
[0200]
并且，如图13所示，可以设为将消音器22配置在通气部件12的外周部及内部(通风通道12a)的结构。
[0201]
并且，如图14所示，可以具有贯穿通气部件12的侧面的孔。由于在侧面上具有孔，因此能够将消音器22从该孔插入到通风通道12a中进行配置。
[0202]
＜模拟＞
[0203]
以下，使用模拟对本发明的隔音系统的作用进行说明。
[0204]
模拟使用了有限元法计算软件comsol ver5.3(comsol公司)的声学模块。如图15所示，进行模拟的隔音系统的模型构成为如下：在通气部件12的内部，相邻配置高阻抗空间vh及声源ss(点声源为8个)，此外，在通气部件12的外周部上配置消音器22。另外，声源ss设为8个点声源，8个点声源排列在高阻抗空间vh的界面上。
[0205]
在这种模拟模型中，对高阻抗空间vh与消音器22(即，低阻抗空间)之间的距离进行各种变更，并通过模拟求出透射损失。
[0206]
在模拟模型中，通气部件12的形状为圆筒形，长度为25cm，通风通道12a的半径为5cm，截面积为78.5cm2。并且，空气密度ρ＝1.29kg/m3，声速c＝340m/s。
[0207]
高阻抗空间vh存在于从通气部件12的供气开口12b侧0cm的位置上，厚度为5mm，截面积为78.5cm2。并且，通过使空气密度为51.6kg/m3而设为高阻抗空间。
[0208]
声源ss位于高阻抗空间vh的排气开口12c侧，所产生的声音(主导音)的频率设为2150hz。此时的中心波长λ为158mm。
[0209]
消音器22具有在通风通道的周向上延伸的(即，圆环状)空腔部，设为在通气部件12的半径方向上产生声波振动的气柱共振器，并配置在高阻抗空间vh与排气开口12c之间。气柱共振器的半径方向的深度为32mm，开口部的宽度为5mm，开口面积为15.7cm2。该气柱共振器以2150hz进行共振。
[0210]
使用这种模拟模型，求出从声源ss射出声波并到达排气开口12c的声波的每单位体积的振幅。入射的声波将每单位体积的振幅设为1。根据声源ss射出的声波的振幅与到达排气开口12c的声波的振幅之比求出透射损失。
[0211]
图16中示出表示将高阻抗空间vh与消音器22之间的距离l设为0.25
×
λ时(计算比较例1)、以及将高阻抗空间vh与消音器22之间的距离l设为0.5
×
λ时(计算实施例1)的频率与透射损失的关系的曲线图。
[0212]
并且，图17中示出高阻抗空间vh与消音器22之间的距离l和频率2150hz下的透射损失的关系的曲线图。
[0213]
从图16可知，与将距离l设为0.25
×
λ的计算比较例1相比，将距离l设为0.5
×
λ的计算实施例1中透射损失大幅提高，并且对主导音的消音效果高。
[0214]
并且，从图17可知，距离l在(0.5
×
λ
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ 0.2
×
λ)的范围内时透射损失变高，对主导音的消音效果高。
[0215]
在此，如前所述，在声源ss产生多种主导音的情况下，可以设为具有将各主导音的频带进行消音的两个以上的消音器22的结构。关于这一点，使用图18～图24进行说明。
[0216]
图19是以频率与声压的关系来表示测定出后述实施例中使用的风扇的旋转噪声的结果的曲线图。从图19可知，风扇以多个频率产生声压成为极大值的主导音。并且，可知这些主导音的频率以等间隔产生。
[0217]
如此在声源ss产生多种主导音的情况下，与每个主导音匹配地配置消音器即可。
[0218]
例如，在图18所示例中，将使图18的f1、f2及f3的频率的主导音的频带分别消音的膜型共振器22c1～22c3配置在通气部件的外周部。
[0219]
膜型共振器22c1是将频率f1的声音进行消音的消音器。频率为f1时的波长由v/f1表示，因此膜型共振器22c1配置在从高阻抗空间vh起0.5
×
v/f1的位置上。另外，v是声速。
[0220]
在配置有膜型共振器22c1的区域中形成低阻抗空间vl1。
[0221]
膜型共振器22c2是将频率f2的声音进行消音的消音器。频率为f2时的波长由v/f2表示，因此膜型共振器22c2配置在从高阻抗空间vh起0.5
×
v/f2的位置。
[0222]
在配置有膜型共振器22c2的区域中形成低阻抗空间vl2。
[0223]
膜型共振器22c3是将频率f3的声音进行消音的消音器。频率为f3时的波长由v/f3表示，因此膜型共振器22c3配置在从高阻抗空间vh起0.5
×
v/f3的位置上。
[0224]
在配置有膜型共振器22c2的区域中形成低阻抗空间vl3。
[0225]
如此，相对于多个主导音，将使各主导音消音的消音器配置在从高阻抗空间起的距离l满足(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)关系的范围内，由此能够适当地将各主导音进行消音。
[0226]
并且，在图18所示例中，设为相对于一个主导音配置对应的一个消音器的结构，但是并不限定于此，也可以设为用一个消音器将多个主导音进行消音的结构。
[0227]
如前所述，风扇产生的主导音的频率具有等间隔的关系，主导音的频率为最低阶主导音的频率的整数倍。因此，可以设为相对于多个主导音在满足(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)关系的位置上配置消音器的结构。
[0228]
例如，在图20所示例中，将气柱共振器22b用作消音器。该气柱共振器22b的深度针对频率f1的主导音以1/2波长的关系进行共振，并且针对频率f3的主导音以3/4波长的关系进行共振。
[0229]
该气柱共振器22b配置在从高阻抗空间起的距离l为0.5
×
v/f1的位置上。该位置也满足3
×
0.5
×
v/f3的关系。
[0230]
从而，气柱共振器22b能够以多个频率进行共振，以将各频率的主导音适当地进行消音。
[0231]
并且，在图21所示例中，将膜型共振器22c用作消音器。
[0232]
图22及图23是从膜36侧观察膜型共振器22c的图。如图22所示，该膜型共振器22c在最低阶共振模式中在膜36的中央(图22中振动点)以表示最大振幅的振动模式进行振动。通过使此时的膜振动的频率与主导音的频率f1一致，将频率f1的声音进行消音。
[0233]
另一方面，在2次共振模式中，如图23所示，在膜36的两点(图23中两个振动点)上
以表示最大振幅的振动模式进行振动。通过使此时的膜振动的频率与主导音的频率f2一致，将频率f2的声音进行消音。
[0234]
在此，如图21所示，膜型共振器22c的从高阻抗空间vh起的距离l满足l＝0.5
×
v/f1，并且满足l＝2
×
0.5
×
v/f2。因此，能够将频率f1及f2的主导音适当地进行消音。
[0235]
在如此使用膜型共振器22c的情况下，针对一个膜型共振器22c中的多个主导音，在满足(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)关系的位置上配置消音器将主导音进行消音。
[0236]
此外，本发明的隔音系统可以设为具有多个消音器且至少一个消音器将两种以上的主导音进行消音的结构。
[0237]
例如，在图24所示例中，作为消音器而具有两个气柱共振器22b1及22b2。
[0238]
气柱共振器22b1具有对频率f1及f3的主导音进行共振的深度，并且配置在从高阻抗空间vh起的距离l满足l＝0.5
×
v/f1且满足l＝3
×
0.5
×
v/f3的位置上。
[0239]
并且，气柱共振器22b2具有对频率f2及f4的主导音进行共振的深度，并且配置在从高阻抗空间vh起的距离l满足l＝0.5
×
v/f2且满足l＝3
×
0.5
×
v/f4的位置上。
[0240]
如此，具有多个气柱共振器22b，各气柱共振器22b将多个主导音进行消音，对于各主导音，通过设为配置在满足(0.5
×
λ
×
m
‑
0.2
×
λ)＜l＜(0.5
×
λ
×
m 0.2
×
λ)关系的位置上的结构，能够将多个主导音适当地进行消音。
[0241]
实施例
[0242]
以下，根据实施例对本发明进行更详细的说明。以下实施例中所示材料、使用量、比例、处理内容及处理顺序等，只要不脱离本发明的主旨，就能够适当地进行变更。从而，本发明的范围不应该被以下所示实施例限定地解释。
[0243]
[实施例2及比较例2]
[0244]
制作出图25中示意性地示出的隔音系统。
[0245]
通气部件12通过层叠多个具有60mm
×
60mm开口的厚度为10mm的亚克力板而形成。如图25所示，夹持风扇(sanyo denki co.,ltd.制造sanace60、厚度38mm、型号9ga0612p1j03)在风扇的两侧层叠亚克力板而形成了通气部件12。通气部件12的长度为145mm。
[0246]
并且，在通气部件12的供气开口12b侧的内侧面上粘贴了氨基甲酸酯海绵(inoac corporation制造吸音材料calmflex f
‑
2)38。由此，减弱从吸气开口12b辐射的声音，从而能够更准确地测定从排气开口12c辐射的声音。
[0247]
作为消音器而制作出膜型消音器22c。如图27所示，膜型消音器22c为6cm
×
3cm
×
1cm的立方体形状，在6cm
×
3cm大小的一个表面上具有椭圆形(长轴5.6cm
×
短轴2.6cm)开口部，在该开口部上以可以振动的方式固定有膜36。膜型消音器22c的框架是通过组合2mm厚度的亚克力板而制成的。膜36设为125μm厚度的pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜。
[0248]
通过将所制成的膜型消音器22c替换为构成通气部件12的亚克力板的一部分，在通气部件12的外周部的三个表面上，将膜型消音器22c配置成使膜36的表面朝向通风通道12a(图26)。通过改变所替换的亚克力板的位置，能够变更膜型消音器22c的位置。
[0249]
通过使用声管的4麦克风法测定出膜型消音器22c单体中的频率与吸收率的关系。该吸音率的测定法遵循jis a 1405
‑
2，能够使用nihon onkyo engineering co.,ltd.制造
的winzacmtx进行相同的测定。将膜型消音器22c的频率与吸收率的关系示于图28及图29中。从图28可知，膜型消音器22c对主导音的频率(约1150hz)显示出高吸收率。
[0250]
在对风扇供电以使其旋转之后，用麦克风mp测定出声压。麦克风mp配置在从通气部件12的排气开口12c在与流通方向平行的方向上偏离20cm且在正交的方向上偏离14cm的位置上。并且，在风扇中流过1.1a的电流，由此产生的主导音的频率之一为1150hz。
[0251]
在该隔音系统中，风扇是声源ss，配置风扇的区域是高阻抗空间vh。
[0252]
将膜型消音器22c配置在从风扇(高阻抗空间)起0.5
×
λ的位置时的(实施例2)的频率与声压的关系示于图28中。另外，图28中还示出未配置膜型消音器22c时的频率与声压的关系作为参考。
[0253]
并且，将膜型消音器22c配置在从风扇(高阻抗空间)起0.25
×
λ的位置时(比较例2)的频率与声压的关系示于图29中。另外，图29中还示出频率与声压的关系作为参考。
[0254]
从图28及图29可知，在将膜型消音器22c配置在从风扇起0.5
×
λ的位置时(实施例2)，与将膜型消音器22c配置在从风扇起0.25
×
λ的位置时(比较例2)相比，声压从参考的降低量大且消音效果高。
[0255]
此外，对膜型消音器22c的位置(从高阻抗空间起的距离l)进行各种变更，以测定出从排气开口12c辐射的声音的声压。图30中关于频率1150hz的声音示出表示膜型消音器22c的位置与透射损失的关系的曲线图。
[0256]
从图30可知，通过将膜型消音器22c配置在从高阻抗空间起的距离l为0.5
×
λ的位置的附近而提高透射损失。
[0257]
[实施例3及比较例3]
[0258]
如图31及图32所示，除了变更膜型共振器22c的形状且将膜型共振器配置在通气部件12的内部的结构以外，制作出与实施例2相同结构的隔音系统。图32是膜型共振器22c的位置上的通气部件12的示意性剖视图。
[0259]
如图32所示，设为将四个膜型共振器22c在通风通道12a的中心旋转对称地配置的结构。并且，如图32所示，膜型共振器22c的膜面配置成与流通方向平行。
[0260]
将实施例3及比较例3中的膜型共振器22c的形状示于图33中。
[0261]
膜型消音器22c为3.4cm
×
2.5cm
×
1cm的立方体形状，并且在3.4cm
×
2.5cm大小的一个表面上具有呈矩形(3.0cm
×
2.1cm)且在角部赋予r(0.5cm)的形状的开口部，在该开口部上以可以振动的方式固定有膜36。膜型消音器22c的框架是通过组合2mm厚度的亚克力板而制成的。膜36设为125μm厚度的pet(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜。
[0262]
如上所述，在对风扇供电使其旋转之后，用麦克风mp测定出声压。在风扇中流过1.5a的电流，由此产生的主导音的频率之一为1376hz。
[0263]
将膜型消音器22c配置在从风扇(高阻抗空间)起0.5
×
λ的位置时(实施例3)的频率(与风扇的峰值噪声频率的差分)与声压的关系示于图34中。另外，图34中还示出未配置膜型消音器22c时的频率与声压的关系作为参考。
[0264]
另外，在实施例3中，由于在管道内部插入有消音器，因此风扇的旋转因该空气阻力而减缓，噪声峰值相对于参考偏移。因此，在图33及图34中，将实施例3(比较例3)和参考分别以成为噪声峰值的频率(风扇的峰值噪声频率)为基准，并将与成为噪声峰值的频率的差分作为横轴绘制出声压。
[0265]
并且，在将膜型消音器22c配置在从风扇(高阻抗空间)起0.25
×
λ位置时(比较例3)的频率(与风扇的峰值噪声频率的差分)与声压的关系示于图35中。另外，图35中还示出频率与声压的关系作为参考。
[0266]
从图34及图35可知，在将膜型消音器22c配置在从风扇起0.5
×
λ的位置时(实施例3)，与将膜型消音器22c从配置在从风扇起0.25
×
λ的位置时(比较例3)相比，声压从参考的降低量大且消音效果高。
[0267]
此外，对膜型消音器22c的位置(从高阻抗空间起的距离l)进行各种变更，以测定出从排气开口12c辐射的声音的声压。图36中关于频率1376hz的声音示出表示膜型消音器22c的位置与透射损失的关系的曲线图。
[0268]
从图36可知，通过将膜型消音器22c配置在从高阻抗空间起的距离l为0.5
×
λ的位置的附近而提高透射损失。
[0269]
根据以上结果，本发明的效果显著。
[0270]
符号说明
[0271]
10
‑
隔音系统，12
‑
通气部件，12a
‑
通风通道，12b
‑
供气开口，12c
‑
排气开口，22
‑
消音器，22a
‑
亥姆霍兹共振器，22b、22b1、22b2
‑
气柱共振器，22c、22c1～22c3
‑
膜型共振器，22d
‑
非共振型消音器，24
‑
多孔质吸音材料，30
‑
空腔部，32
‑
开口部，36
‑
膜，38
‑
氨基甲酸酯，60
‑
风扇，vh
‑
高阻抗空间，vl
‑
低阻抗空间，ss
‑
声源。