近年、環境問題への関心の高まりに伴い、機械の低騒音化がますます重要視されるようになってきました。代表的な騒音対策には、以下のようなものがあります。

①騒音を越境させない：防音壁の技術
②騒音を拡散させない：エンクロージャ（囲い、等）の技術
③排気騒音を低減する：消音器の技術
④振動を低減する：防振材や制振材の技術

上記①は【Webマガジン60号】で、②は【Webマガジン61号】で、それぞれ騒音の評価技術や対策技術について紹介しました。
　今回のテーマは「③排気騒音を低減する：消音器の技術」についてです。消音器は、給気および排気のダクト内の騒音低減に広く用いられます。当社が有する騒音評価の技術を中心に、検討事例とともに紹介します。

　消音器とは、配管内を伝播する騒音を低減するために設置される装置です。図1に示す使用例では、工場建屋の排気口からの騒音が大きい場合、消音器を設置すれば騒音を低減できます。消音器の代表的な型式を図2に示します。

• 共鳴型消音器および膨張型消音器
  ➝ 配管内における音の波動性（共鳴、反射・干渉）を利用して、騒音レベルを低減させます。
• 吸音型消音器
  ➝ 配管内側に施工した吸音材の吸音効果を利用して、騒音レベルを低減させます。

図1　消音器の使用例

図2　主要な消音器の型式

　図3は、消音器の消音性能の検討手順を示します。まず、音源の騒音を計測し、音の大きさと周波数特性を把握します。次に、規制値と比較し、消音器による減音量の目標値を設定します。そして、その目標値を達成できる型式を選定（図4にて後述）します。型式が決まると、消音器の諸元（寸法、吸音材など）を検討して、目標値を満たす形状にします。このとき、設置スペースの制約や、吸音材使用時の耐久性なども十分に考慮する必要があります。

図3　検討手順（消音性能）

　消音器の型式選定は、図4に示すフローチャートに従って行います。消音する周波数特性、吸音材の使用有無によって、型式を選定することができます。

図4　型式の選定方法

　本章では、ガスタービンの排気音を対象として、消音器の検討例を示します。図7に示すように、ガスタービン設備の排気ダクト（直径0.5m、長さ2m、排気温度350℃）からの騒音を評価します。本検討では、実験式を用いた簡易手法で検討しました。
　排気口の騒音を計測したところ、騒音レベルは図7中のグラフのように、オーバーオール値（各周波数成分の総和、OAと表示）で106dB(A)、周波数特性は500Hz帯に緩やかなピークが有りました。目標は90dB(A)とし、最大で約16dBの騒音低減が必要です。

図7　評価対象および音源の騒音特性

　図4に示すフローチャートに沿って、型式を選定しました。消音周波数が広帯域となるため、共鳴型消音器は使用できませんでした。排気温度が350℃と高温となりますが、耐熱性のあるロックウール（繊維系吸音材）が使用できるため、吸音型消音器を選定しました。
　吸音型消音器の設計式におけるパラメータは図8に示す4つであり、長さl[m]、周長P[m]、断面積S[m²]はダクト寸法より、吸音率α[-]は吸音材の材料と厚みよりそれぞれ設定します。本事例では、既設されているのでダクト形状は変更できないため、検討パラメータは吸音率です。最適な吸音材の材料と厚みを選定します。

図8　吸音型消音器のパラメータ検討

　図8の式を用いて吸音型消音器の消音効果を算出し、排気騒音を推定しました。今回の検討では、吸音材の種類や密度による消音効果の差は小さかったものの、厚みを増すことで消音効果の向上が確認されました。図9に示すように、吸音材の厚みが25mmの場合は騒音レベル98dB(A)、厚み50mmの場合は騒音レベル89dB(A)となり、目標値を達成できる見込みが得られました。

図9　消音器による騒音低減効果の推定

　今回は、消音器の技術として、消音器の特徴、騒音評価技術、検討事例を紹介いたしました。当社は、騒音計測や予測といった騒音評価に必要な技術を有しております。お客様の目的に応じた騒音評価に加えて、最適な騒音対策を提案いたしますので、下記までお問い合わせ下さい。
　次回の騒音技術紹介では、防振・制振について解説します。