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ユニバーサルミスト(MUM602)の騒音対策事例 ~数値音響解析と音響測定の比較検討例~(その4)

皆さま、こんにちは。

IDAJの玉手です。

 

さて本日は、ユニバーサルミスト(MUM602)を対象とした騒音対策事例をご紹介した記事の最終回です。騒音低減を目的としてたてた対策案について検討します。

(対象製品の丸山製作所様 ユニバーサルミスト(MUM602)は、こちらをご覧ください。)


ユニバーサルミスト(MUM602)の騒音対策事例 ~数値音響解析と音響測定の比較検討例~(全4回)

その1その2その3、その4(本記事・最終回)


騒音低減を目的とした対策案の検討 ~開口と音源の間にジャマ板を設置する~

ここまでの検討を踏まえて、騒音対策案として「開口と音源の間にジャマ板を設置する」という方針について検討したいと思います。

開口部を吸音材で塞ぐというアイディアは、確かに騒音を外に出さないという意味では有効でしたが、排熱を考えると非現実的だと言わざるを得ません。そこで、開口部を完全に塞いでしまうのではなく、流路を確保しつつ騒音が直接的に外部へ放射しないように、吸音材付のジャマ板を設置することとしました。このような対策を取るため、ケースを前後方向に若干引き延ばし、内部空間を広げています。このケースの形状を変更したモデルを、修正モデルと呼びます。

なお、ジャマ板の設置によって外部からケース内部を覗いても、音源となるポンプやモータは見えなくなりました。

 

【解析モデル】

・現行モデルをベースとする

・解析対象部品:現行モデルと同様

・現行モデルからの変更点

ケース底面前部の曲面を平面に

ケース底面後部の曲面を平面に

ケースとカバーの前部を50 mm伸長

ケースとカバーの後部を30 mm伸長

ケース前部と後部に吸音材付きジャマ板を設置

【境界条件】

・吸音面を除くすべての面に対して音響的に剛

・ポンプ表面を分割し測定による振動速度を割付け

騒音対策案_解析モデルと境界条件

騒音対策案_解析モデルと境界条件

 

ジャマ板として貼り付ける吸音材には、ウレタンフォームを想定し、これにJohnson-Champoux-Allardモデルを適用しました。吸音材の垂直入射吸音率は、厚さによってそのピークが変動することがわかります。

 

吸音材モデル

吸音材モデル

 

評価点ごとに各モデルに対応するA特性音圧レベルを下記に示します。

青色の線は前に述べた現行モデルに対する音圧レベルで、ケースの寸法等は一切修正していません。オレンジ色の線は、ジャマ板無しでケースの寸法や内部空間に修正を加えたモデルに対する音圧レベルです。この2つは、ジャマ板がないのは同じですが、ケースの形状が異なるため同じモデルとしては扱えません。これらを比較すると、周波数特性は似た傾向にありますが、修正モデルは低域において大きな山谷があるのが特徴的です。

緑色の線は、ジャマ板を設置したときの評価点での音圧レベルです。ほぼすべての評価点と周波数において最も低い値を示しており、ジャマ板はかなり有効であることがわかります。

騒音対策案に対する有限要素解析結果(評価点ごとの比較)

騒音対策案に対する有限要素解析結果(評価点ごとの比較)

 

続いて、290Hzにおける水平断面と縦断面における音圧レベル分布を示します。左がジャマ板なしの修正モデル、右は吸音材付のジャマ板を設置したモデルです。これらを比較すると水平断面・縦断面ともにジャマ板の効果によって外部の音圧レベルが下がっていることがわかります。

騒音対策案_2平面における音圧レベル分布(290 Hz)

騒音対策案_2平面における音圧レベル分布(290 Hz)

 

920Hzの周波数付近では、周波数特性のピークを形成しています。ジャマ板なしの方は、内部空間のレベルが非常に高く、その高いレベルのまま外部へ騒音が放射している様子が見て取れます。一方、ジャマ板を設置した場合(右)は、内部・外部空間ともにレベルが下がり、ジャマ板の吸音効果と外部への直接的な騒音放射を遮る効果の両方が発揮されていることがわかります。

騒音対策案_2平面における音圧レベル分布(920 Hz)

騒音対策案_2平面における音圧レベル分布(920 Hz)

 

ジャマ板設置するという騒音対策に関してまとめます。

 

■ジャマ板を設置することにより、ほぼすべての評価点および周波数において音圧レベルを下げることができた

・吸音材を設置することによりケース内部のレベルを下げることができた

・吸音材を用いない、または薄い(10mm以下)ままで用いると吸音効果がほとんど得られず、ジャマ板を設置したことによる音圧レベルの低減効果は期待できない

(詳細説明は省略するが、吸音材の厚さをすべて10mmとすると、期待した騒音低減効果を得られなかった。)

 

■今後、ケース内の排熱との関連を考慮することによって、より現実的な低騒音モデルの検討が可能になると期待できる

 

 

本事例では、ユニバーサルミストに対して更なる騒音低減を目指し、数値音響解析技術と音響測定技術とを用いて有効な騒音対策案を提案しました。

今後も2社の技術領域を掛け合わせた音響解析ソリューションによって、開発期間の短縮・試作品の削減に寄与するMBD推進に貢献してまいります。

 

[ 本事例作成にあたってご協力いただいた企業 ]

製品情報提供:株式会社丸山製作所様

測定装置・技術提供:株式会社小野測器様

 

 

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