JP2001501269A - ガスフロー消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 排気ガス等のガスの流れを消音する装置（消音器）は、ガスが貫流する少なくとも１つの吸音室（１、２、３）と、ガスを前記装置内へ導く少なくとも１つの吸込管（６）と、２つの室または室と外部の環境または室とを相互接続する少なくとも１つのパイプまたは通路（４、１２、１３）とを備えると共に、パイプまたは通路（４、６、１２、１３）と室（１、２、３）との間の断面積遷移を含んだ特徴を備えて、該装置により達成される音の減衰が高くなる一方で消音器を横断した圧力降下が低くなり、且つ、前記装置を備えた流れシステムの特性周波数が低い時に高減衰が得られるように設計されている。例えば、室への入口でガスの流れの少なくとも一部を拡散する１つ以上のディフューザ（１０ａ、１２ａ、１３ａ）を前記装置に備えることが可能である。１つ以上の一体式装置またはキャタライザを前記装置に備えることが可能である。低固有周波数を可能にする弯曲したまたは螺旋形の通路（図５）及び選定した周波数で減衰を行う共鳴室（図１０ａ及び１０ｂ）を有した実施例が開示される。前記装置は、船またはボートを含めた乗り物及び発電所または固定エンジン等の固定設置用に使用することが可能である。所定の空間上の制限を受けつつ所定の周波数領域において所定の望ましい音の減衰をなし得る装置の設計及び／またはサイズの決定方法が開示される。

Description

【発明の詳細な説明】 ガスフロー消音装置 本発明は、燃焼装置から出る排気ガス等のガスフロー消音装置の設計方法、そ うしたガスフローを消音する方法、そうしたガスフローを消音する多くの装置、 そうした装置を一以上含む乗り物、及びそうした装置を少なくとも一以上含む定 置発電設備に関する。 消音装置の設計については多くが知られているが、それらの殆どは、ガスフロ ーの動的特性から見て、特に有利なものとは言い難い。ガスフローの動的挙動及 び消音システムの要件に関する徹底研究の結果として、本発明は消音装置に関し て、これまで得られなかった効果的なノイズの低減、低い背圧（消音装置による 圧力損失）及び形状の小型化、及びこれらの組合せを得るため、消音装置の設計 で順守すべき基本的物理原理、及び例えばガスのフローパスに含まれる通路又は 物体の物理的構造設計等に特に新奇な機械設計の特徴を提供し、適当な全体の設 計と協働して優れた性能結果の組合せを与える。 更に、本発明はコンピュータ化による消音装置の効率的な設計及び制作方法を 提供する。この方法は、実際的且つ競争的設計努力と設計時間によって、適当な 動的バランスのとれた、又は最適化された消音装置の設計に到達するのに相応し い方法である。現在利用可能な最も強力なスーパーコンピュータシステムを用い ても、与えられた許容時間スパン内で、消音装置内のガスフローを支配する方程 式、即ち離散化したオイラー方程式、或いは粘性計算の場合の離散化したナヴィ エーストークス方程式の解を得ることは、現実的には可能ではなく、特に不安定 な乱流の場合には不可能である。特に、 斯うした乱流の場合、上記方程式の解は許容し難い数の浮動方程式を要し、許容 時間スパン内での解は不可能である。本発明によれば、比較的簡単ではあるが、 注意深く選択した代数方程式を、実験的に定めたデータと組み合わせて合理的に 利用することによって、通常の市販パーソナルコンピュータでさえ満たすことの 出来る最小限の要件を備えたコンピュータによって、最適な解に近づくガイドと なるものが得られる。この方法は、上記新奇なタイプの消音装置の設計及び製造 への広範な利用が予期されるが、公知の従来タイプの消音装置の合理的、経済的 設計及び製造方法としても、非常に重要な有用性を有している。 従来技術によるガスフローの消音では、まず、ガスを入口通路を介して容器に 送り込み、このガスを容器に含まれ、通路によって相互に接続された一以上のチ ャンバを介し、更にこれら通路の一つに組み合わされたディフューザを介して、 上記容器の出口通路から放出し、これによって消音していることはよく知られて いる。 斯うした公知の消音装置の設計は経験、実験的な繰り返し、音響理論の部分的 応用、伝統的解決法に基づいて行われてきた。 この設計方法は伝統的な手法によって排気ガスの音響強度を、過去の許容限度 までには減衰させてきた。しかし、この公知の方法は、音響強度の減衰を一貫し て提供できず、特に特殊な応用面では、現代社会に於けるノイズに対するより低 い許容度に対応する音響強度の減衰を達成してはいない。 例えば、ガソリンエンジン及びジーゼルエンジン等を大量に生産する産業への 応用では、利用可能な財源によって許される実験及び経験的方法に基づいた膨大 な数の修正及び設計変更を行うことによって、ある程度相対的に許容し得る消音 装置を得てきた。しかし、この方法は試行錯誤に依るところが多いため、一つの ケースで得た 成功を、明らかに類似のケースの成功に結びつける一般理論として一貫して適用 することが不可能となり、異なるケースの場合は言うまでもない。 一つのオフ設置(one-off installation)、又は非常に小規模な製造シリーズに 対する特別解の場合、撓倖的要素が要因である例外的場合を除いては、伝統的方 法を用いて最適な解は得られない。此処では、実験を行い、次いでそれに基づく 設計の修正、変更を行う経済的、実際的可能性は無いからである。 更に、消音装置の音響減衰に関係するパラメータ及び考慮すべき事項は非常に 多い。このことが、許容できる圧力損失、許容できる寸法形状と共に所望の音響 減衰が簡単に、且つ信頼性を持って一貫して達成できる消音装置の設計から、当 業者を遠ざけてきた。 従って、本発明の主目的は、或る要素を含み、フローシステム、例えば燃焼装 置から出るガスフローの音を消す消音装置を簡単且つ信頼性を持って設計する方 法を提供することにある。この方法に於いては、少なくとも空間的制約、所望の 雑音源の減衰、そしてまた多くの場合、許容できる装置の圧力損失、減衰される 音響スペクトル及びフローシステムに関して特に与えられたパラメータについて 、同じ一般数学式が適用される。 本発明の方法は典型的には以下の装置に適用される。即ち、装置は、一以上の チャンバ、同チャンバへそして／又は同チャンバからガスを導く一以上の通路、 及びこの一以上の通路を介して少なくともガスフローの一部分を拡散させる一以 上のディフューザを含み、一以上のチャンバ及び一以上の通路の幾何学的形状、 構成、及び相対的形寸は、ガスフローの断面積が変化する数、変化毎の個々の断 面積の値、一以上のチャンバの各体積、及び一以上の通路の各長さに基づいて設 計される。 これによって、上記与えられた特定のパラメータに関して、音響スペクトルの 所望の減衰が一貫して達成され、一方、装置全体の形寸が最小化される。 本発明の一観点に依れば、本発明はフローシステムへの設置に適応し、通過す るガスフローの音を消す消音装置に関し、この消音装置は： − ケーシングと、 − このケーシングに含まれ、ガスが通過するように構成された少なくとも一 つの音響チャンバと、 − 上記少なくとも一つの音響チャンバにガスを導く少なくとも一つの入口パ イプと、 − 少なくとも一つの音響チャンバから他の少なくとも一つの音響チャンバへ 、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くための長さＬ、代表断面積ａ を有する少なくとも一つの通路と、 − 上記少なくとも一つの音響チャンバに選択的に含まれる少なくとも一つの モノリシック体とを具備し、 上記装置は、比較的低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間で、ガ スフローに対する少なくとも二つの貫流遷移断面積を示し、 この装置は以下の基準を満たす： 近似される： 但し、ｎは装置の遷移断面の全数、Ａ_iはガスフローに対するｉ番目遷移断面 に於ける比較的高位断面積、ａ_iはガスフローに対するｉ番目断面変化に於ける 比較的低位断面積、ｋは実験的に決めら れた定数で、その値は６．２５ｄＢを表し、 上記ΔｄＢは： − 装置が二つの音響チャンバしか含んでいなければ、２．９ｄＢであり、 − 装置が三つの音響チャンバを含んでいれば、１．８ｄＢであり、 − 装置が四つ以上の音響チャンバを含んでいれば、１．１ｄＢとなり、 （ｉｉ）音響チャンバの静的圧力損失と上記通路内の位置に於ける動的圧力と の比として定義される無次元パラメータζ_j’として示される各音響チャンバに 関する圧力損失： ζ_j’＝Δｐ_j/（ｐｕ²/２） 但し、Δｐ_jはｊ番目チャンバに選択的に含まれるモノリシック体の静的圧力 損失を除くｊ番目チャンバの静的圧力損失、ｐは上記位置に於けるガス濃度、ｕ は上記位置に於けるガスの流速、好ましくは平均流速であって、このζ_j’は精 々１．５である。 本発明の他の観点に依れば、本発明はフローシステムへの設置に適応し、其処 を通過するガスフローの音を消す消音装置に関し、この消音装置は： − ケーシングと、 − このケーシングに含まれ、ガスが通過するように構成された少なくとも一 つの音響チャンバと、 − 上記少なくとも一つの音響チャンバにガスを導く少なくとも一つの入口パ イプと、 − 少なくとも一つの音響チャンバから他の少なくとも一つの音響チャンバへ 、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くための長さＬ、代表断面積ａ を有する少なくとも一つの通路と、 − 上記少なくとも一つの音響チャンバに選択的に含まれる少なくとも一つの モノリシック体とを具備し、 上記装置は、比較的低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間で、ガ スフローに対する少なくとも二つの遷移断面積を示し、 上記少なくとも一つの通路から選んだ少なくとも一つの通路は曲線を描くよう に構成され、 上記少なくとも一つの音響チャンバから選択した少なくとも一つの選択された 音響チャンバに以下の事項が適用される： − 上記選択したチャンバの各々の平均断面積Ａ_jは： − 選択したチャンバにガスを導く通路のの全断面積の和ａ₁、及び − 選択したチャンバからガスを導く通路のの全断面積の和ａ₂、の中の 最大のものの少なくとも四倍であり、 平均断面積Ａ_jは選択されたチャンバを渡って移動する音波の平均軌道に沿う 全断面積の平均値として定義され、 − 少なくとも一つの選択されたチャンバの体積Ｖ_jは、上記定 と表され、 断面積Ａ_j及び体積Ｖ_jは選択されたチャンバ内部の吸音材に属する要素と、選 択されたチャンバと音響的に通じ合う他の部分を含んでいる。 本発明の更に他の観点に依れば、本発明はフローシステムへの設置に適応し、 其処を通過するガスフローの音を消す消音装置に関し、この消音装置は： − ケーシングと、 − このケーシングに含まれ、ガスが貫流するように構成された 少なくとも二つの音響チャンバと、 − 上記少なくとも二つの音響チャンバの一つにガスを導く少なくとも一つの 入口パイプと、 − 少なくとも二つの音響チャンバの一つから他の少なくとも一つの音響チャ ンバへ、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くための長さＬ、代表断 面積ａを有する少なくとも一つの通路と、 − 上記少なくとも二つの音響チャンバに選択的に含まれる少なくとも一つの モノリシック体とを具備し、 上記装置は、比較的低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_jとの間で、ガ スフローに対する少なくとも二つの遷移断面積を示し、 上記入口パイプは、ガスを放射成分と共に流すガスフロー偏向要素によって継 続されて、上記少なくとも二つの音響チャンバの第１チャンバの上流側のガスフ ローに対して圧力を回復し、上記通路は上記少なくとも二つの音響チャンバの第 ２チャンバにガスフローを導く少なくとも一つのディフューザを含み、このディ フューザは放射型ディフューザとは異なっている。 吸音材は少なくとも一つの音響チャンバの少なくとも一つの内部に設けらるの が好ましい。また、吸音材は少なくとも一つの音響チャンバの各々の内部に設け てもよい。 好ましくは、二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1のガスと、これら 二つの音響チャンバを相互に繋ぐ通路のガスを含む少なくとも一つのシステムに 於ける局部自然周波数ｆ_eは次式によって近似される。 但し、Ｖ_j及びＶ_j+1は音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1の体積 （音響チャンバＡＣ_jが下流側の外部環境、外部チャンバに接続される際には、 体積Ｖ_j+1は無限大にセットされる）、ａは二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及 びＡＣ_j+1を相互に繋ぐ通路の代表断面積、Ｌは通路の長さ、そしてｃは局部音 速を示し、上記局部自然周波数ｆ_eはフローシステムの特性周波数の高々０．７ ５倍である。本発明による装置を種々応用するに当たって、局部自然周波数ｆ_e はフローシステムの特性周波数の、例えば０．４倍、０．３倍、０．２５倍、０ ．２倍、０．１５倍、０．１倍、又は其れ以下と言ったように、高々０．５倍で あるのが好ましい。 各音響チャンバのζ_j’の値は、高々１．０であるのが好ましい。少なくとも 一つの音響チャンバのζ_j’の値は、高々０．７５、又はそれ以下、例えば０． ５、０．２５、０．２、或いはそれ以下であるのが好ましい。特別設計の装置で は、後述するように、更に小さく、０に等しくさえされる。 請求項１の（ｉ）に示されている式によって概算される断面積の − 上記装置が２つの音響チャンバだけしか含まない時に、３．７ｄＢであり 、 − 上記装置が３つの音響チャンバを含む時に、２．９ｄＢであり、 − 上記装置が４つ以上の音響チャンバを含む時に、１．９ｄＢである ことが好ましく、または、さらに、少なくとも、 − 上記装置が２つの音響チャンバだけしか含まない時に、５．６ｄＢであり 、 − 上記装置が３つの音響チャンバを含む時に、４．８ｄＢであり、 − 上記装置が４つ以上の音響チャンバを含む時に、３．７ｄＢである ことが好ましい。 本発明による装置では、流れの分離を防止する湾曲が、上記装置の管または通 路の出口および／または入口の輪郭に対して適用されることが好ましく、上記管 または通路が、入口管もしくは上記機械の中へのその延長部分であり、および／ または、出口管もしくは上記機械の中へのその延長部分、および／または、２つ のチャンバを接続する通路である。こうして、縮流が排除されるかまたは少なく とも減少させられ、それによって上記装置における圧力損失が低減させられる。 本発明による装置は、１つ以上の放射状ディフューザ、および／または、１つ 以上の軸線ディフューザ、および／または、１つ以上の円すい形ディフューザ、 および／または、１つ以上の環状ディフューザ、および／または、ほぼ円筒形の 表面上に配置されている複数の円すい形ディフューザ、および／または、流れの 方向を反転させるための１つ以上のディフューザ、および／または、二重拡散デ イフューザ（ｄｏｕｂｌｅ ｄｉｖｅｒｓｉｏｎ ｄｉｆｆｕｓｅｒ）を含むこ とが可能であり、上記ディフューザタイプの少なくとも幾つかはそれ自体として は公知である。それ自体としては公知である他の任意のディフューザが使用され ることも可能である。 上記少なくとも１つの音響チャンバの各々がほぼ円筒形であることが可能であ り、上記少なくとも１つの音響チャンバからの１つ以上の出口が、上記ディフュ ーザと組み合わされている上記チャンバのほぼ軸心に配置されていることが可能 である。上記チャンバがほぼ円筒形である時には、それが円筒の軸線を画定する 。上記少なくとも１つのディフューザからの１つ以上の出口が、圧力ノードの固 定を得るように、上記音響チャンバの半径の約２／３の距離だけ上記円筒軸線か ら離して配置されていることが好ましい。それ自体としては公知であるこの原理 は、欧州特許第０ ６８３ ８４９号に詳細に開示されている。 ｍが少なくとも２である場合にｍ個の音響チャンバを有する装置の中では、少 なくとも「ｍ−１」個の音響チャンバの各々に次のことが適用されることが好ま しく、 − 上記チャンバに気体を導く人口通路に、ディフューザまたはディフューザ 要素が備えられており、 − 流れ分離を防止する１つまたは複数の湾曲が、上記チャンバから気体を導 出する全ての通路の輪郭の少なくとも一部分に適用されており、 − ζ_j’として表される上記チャンバでの圧力損失が１．５以下であり、 − ｍ＝２の場合に、２．９ｄＢ、 − ｍ＝３の場合に、１．８ｄＢ、 − ｍ＞３の場合に、１．１ｄＢ であり、 ２つの連続した音響チャンバを相互接続するか、または、音響チャンバと外部 環境もしくは外部チャンバとを相互接続する、少なくとも「ｍ−２」個の通路の 各々に対して、次のことが適用される。 − 概算局部固有周波数ｆ_eが、その流れ系の固有周波数の０．７５倍以下で ある。 次のことが、少なくとも「ｍ−１」個の音響チャンバの各々に適用されること も可能であり、 − ζ_jとして表される上記チャンバでの圧力損失が１．０以下であり、 − ｍ＝２の場合に、３．７ｄＢ、 − ｍ＝３の場合に、２．９ｄＢ、 − ｍ＞３の場合に、１．８ｄＢ である。 いくつかの用途においては、次のことが、少なくとも「ｍ−１」個の音響チャ ンバの各々に適用されることも可能であり、 − ζ_jとして表される上記チャンバでの圧力損失が１．０以下であり、 − ｍ＝２の場合に、５．６ｄＢ、 − ｍ＝３の場合に、４．８ｄＢ、 − ｍ＞３の場合に、３．７ｄＢ であり、 ２つの連続した音響チャンバを相互接続するかまたは音響チャンバと外部環境 または外部チャンバとを相互接続する、少なくとも「ｍ−２」個の通路の各々に 対して、次のことが適用される。 − 概算局部固有周波数ｆ_eが、その流れ系の固有周波数の０．５倍以下であ る。 本発明の装置によって、上記性能基準が上記装置の全てのチャンバと全ての通 路とによって満たされることが可能であるということを理解されたい。 上記音響チャンバの中に気体を導入する入口通路の断面積がａ₁ であり、かつ、上記音響チャンバから気体を導出する通路の断面積がａ₂である 時に、最大気体流量における上記少なくとも１つの音響チャンバの各々の自己発 生騒音の音量が、上記気体流量において気体が通過する円筒形の基準チャンバの 自己発生騒音よりも５ｄＢ（Ａ）未満高いことが好ましく、上記基準チャンバが 、 − 上記少なくとも１つの音響チャンバの各々と同じ容積であり、 − その直径に等しい長さを有し、 − 平らな端部キャップを有し、 − その平らな端部キャップ内にその中心に穴が備えられており、 − その断面積がａ_jにほぼ等しい円筒形入口管に接続されている第１の端部 キャップを有し、上記円筒形入口管の終端表面が上記第１の端部キャップと心合 せされており、 − その断面積がａ₂にほぼ等しい円筒形出口管に接続されている第２の端部 キャップを有し、上記円筒形出口管が、丸みが付けられた内側端縁を上記第２の 端部キャップとの相互接続部に有し、かつ、上記第２の端部キャップと心合せさ れている。 最大気体流量における上記少なくとも１つの音響チャンバの各々の自己発生騒 音の音量が、上記基準チャンバの自己発生騒音よりも４ｄＢ（Ａ）未満高く、ま たは、さらには、２ｄＢ（Ａ）もしくは１ｄＢ（Ａ）のように３ｄＢ（Ａ）未満 高い。基準チャンバの自己発生騒音よりも低い自己発生騒音の音響ノイズさえも が、本発明による装置によって実現されることも可能である。 本発明による装置では、チャンバ入口と通路出口との間の距離が、上記チャン バ内で不安定な流れが実質的に発生しないような大きさであることが好ましい。 本発明では、上記少なくとも１つの通路から選択される少なくとも１つの湾曲 通路の少なくとも一部分の母線が、周囲方向に渦状に巻かれており、かつ、上記 湾曲通路の少なくとも一部分が平面の螺旋形状を有することも可能である。上記 少なくとも１つの通路から選択される少なくとも１つの湾曲通路の少なくとも一 部分の母線が、周囲方向に巻かれており、かつ、上記湾曲通路の上記部分が、ね じ状の螺旋形状を形成するように縦方向に延びることも可能である。こうして、 空間の３つの次元全てが、１つまたは複数の比較的長い通路を実現するために使 用される。 接続通路を渦状に巻くことによって、すなわち、第３の空間次元を使用するこ とによって、上記通路の長さが著しく増大させられ、式（１）に示されるように 、消音装置の固有周波数が低下させられる。通路の流れが、流れ方向における流 れ断面積の増大を構成することも可能である。したがって、静圧の回復のための 拡散効果が得られることも可能である。上記断面積の増大は２次元また３次元で あることが可能である。上記通路は、例えば長方形、円形、長円形、または、他 のあらゆる形状のような、あらゆる断面形状を有することも可能である。 上記通路の湾曲部分は、放射状に、０°から９０°の角度、または、９０°か ら１８０°の角度、または、１８０°から２７０°の角度、または、２７０°か ら３６０°の角度、または、３６０°から７２０°の角度、または、７２０°以 上の角度にわたって延在することも可能である。 本発明による装置は、上記湾曲通路がその２つの音響チャンバを相互接続し、 その音響チャンバのうちの第１の音響チャンバがその第２の音響チャンバの周囲 を囲み、したがって、その第２の音響チャンバが第１の音響チャンバの中に「埋 め込まれている」、少なく とも２つの音響チャンバを含むことも可能である。 上記通路の上記湾曲部分の上記母線が、それ自体で回転面を画定するように、 回転面に沿って延在することも可能である。この回転面は、例えば円錐形のよう なあらゆる形状を有することも可能である。 触媒反応体または粒子フィルタのような少なくとも１つのモノリス体（ｍｏｎ ｏｌｉｔｈｉｃ ｂｏｄｙ）またはモノリス（ｍｏｎｏｌｉｔｈ）が、上記１つ 以上のチャンバの入口通路および／または出口通路の上流または下流に配置され ることも可能であり、幾つかの実施様態では、上記モノリス体が、上記１つ以上 のチャンバの入口通路および／または出口通路の上流または下流に、その通路に かなり接近して配置されることが可能である。上記モノリス体が環状の形態であ ることも可能である。 この文脈では、術語「モノリス体」または「モノリス」が、当業で慣例的であ るように、軸方向の気体流全体がモノリス体を通過することを可能にする構造を 有する、多くの場合には円筒形本体である、全体的または巨視的な一体構造的外 観の本体を表している。術語「モノリシック」は、相互に接合されたまたは配置 された複数のセグメントから形成されることが可能である本体を排除しはしない 。上記本体を通る全体的な軸方向の気体流を可能にする構造は、上記モノリスの 構造と材料とに依存するだろう。２つの適切なモノリスのタイプは、 − その波形のひだが軸方向の気体流の流路を与えるように円筒状に巻き付け られている波形のフォイルから形成されているモノリス、および、 − 例えば焼結炭化ケイ素粒子のような粒子状セラミック材料で形成されてお り、複数の共通の流路壁によって隔てられている同じ 長さを有する複数の貫通通路によって構成されている軸方向流路を含む、ハニカ ム構造を有し、かつ、上記通路が互い違いに入口端部と出口端部とにおいて密閉 されているモノリス。したがって、この種のフィルタ本体内では、気体が、入口 側に開口している通路の中に入り、壁を通過して、出口側に開口している流路の 中に入り、フィルタ本体から外に出る。 触媒プロセス、機械的フィルタリングまたはその両方の形の気体清浄化と消音 とを組み合わせるために、モノリスが消音器の中に挿入される場合がある。ほと んどの場合には、こうしたモノリスは、消音器の１つ以上のチャンバの中に配置 されている。モノリスは、中周波数および高周波数において著しい消音を生じさ せるが、低周波数では、より低い度合いの消音しかもたらさない。当然のことな がら、モノリスは、配管系に対して更なる圧力低下をもたらす。 清浄化が触媒作用だけに依存している場合には、モノリスが、「スルーフロー モノリス（ｔｈｒｏｕｇｈ−ｆｌｏｗ ｍｏｎｏｌｉｔｈ）」と呼ばれている、 直線流路を有するハニカム構造として形成されることが一般的である。その壁は 薄肉であり、その材料（セラミック、金属等）に応じて開放前面区域が典型的に は７０−９０％である。 あるいは、モノリスが「ウォールフローモノリス（ｗａｌｌ−ｆｌｏｗ ｍｏ ｎｏｌｉｔｈ）」として形成されることが可能であり、すなわち、流路が穿孔さ れかつ部分的に遮断されており、したがって、気体流が、そのモノリスを通過す る曲がりくねった経路を形成するこうした細孔を強制的に通過させられる。こう したモノリスは、純粋な清浄化と、気体のろ過と触媒処理との複合処理とのどち らの目的にも使用される。開放前面区域が７０％未満になる場合もある。ウォー ルフローモノリスは、スルーフローモノリスの圧力低 下よりも著しく大きい圧力低下を生じさせる。 モノリスの消音効果は次のように概略的に説明されることが可能である。 １．薄肉の流路内の流れが、中周波数と高周波数とを主として減衰させる高い 粘性摩擦を生じさせる。 ２．流路の多孔性が、モノリスがその中に配置されているチャンバの容積に加 わる集合音響容積を提供する。 ３．通路に消音器チャンバを接続する流れ入口と流れ出口とにおいて生じるの と同様に、音響反射を生じさせる断面積の有効な変化が上記モノリスの入口と出 口とに生じる。しかし、一般的に、断面積の相対的変化は、モノリスの場合に、 特にスルーフローモノリスでは、はるかに小さい。 モノリスが一般的に環状リング要素によってケーシングに固定されているので 、断面の有効変化は、一般的に、モノリス自体の前面面積百分率によって与えら れるものよりも幾分か大きい。この百分率は、「有効前面面積百分率」と呼ばれ る。 この理解に基づいて、モノリスは、本発明によって設計され寸法が決められた 消音器の要素として、次の仕方で取り扱われる。 − チャンバ内に配置されているモノリスの有効前面面積百分率が約５０％よ りも大きい時には、モノリスの有孔性がチャンバ容積の拡張と見なされる。 − 上記モノリスの有効前面面積百分率が約５０％よりも小さい時には、上記 モノリス内の全流路の断面積の合計にほぼ等しい有効断面積を有する接続通路と して上記モノリスが扱われる。 − モノリスでの圧力低下が、モノリスなしの消音器、すなわち、同一の寸法 と形状を有するがモノリスは含まない消音器の圧力低下に加算されている。これ は、特定の総音響減衰（ＳＤＢ）と特定 の圧力低下（ＳＤＰ）とを実現するように消音器の寸法を決定する際には、消音 器設計に関して自由裁量で残留圧力低下を決定するために、モノリスでの圧力低 下がＳＤＰから減算されなければならないことを意味している。 特定の流れ速度と気体温度とに関して、モノリスでの概算上の圧力低下が、文 献に示されている式と実験に基づく定数とに基づいて計算されることが可能であ る。製造業者によって提供されるデータに基づいて、または、かなり単純な実験 室での実験において、さらに正確な予測が行われることが可能である。 上記装置の諸側面の幾つかの興味深い実施様態と、上記装置を使用している流 れシステムと、上記装置の設計または寸法決定のための方法の実施様態とが、請 求項６３から請求項１０７に示されている。 請求項９６および／または請求項９８に概略されている反復手順の段階（ｉｉ ｉ）−（ｖｉｉ）が、あらゆる所望の順序で行われることが可能であるというこ とを理解されたい。 少なくとも１つの管または通路が環状であり、内側円筒と外側円筒とによって 構成されることが可能である。環状の管または通路には、長方形もしくは円形の 断面輪郭または他のあらゆる断面輪郭を有する幾つかの補助通路の形に上記環状 通路を分割するための、例えば壁のような手段が備えられることが可能である。 これによって、旋回失速現象が排除されるかまたは少なくとも低減させられるこ とが可能である。 環状である少なくとも１つの管または通路の少なくとも１つが、２つのチャン バを接続する通路であることも可能である。環状通路は、その通路を通過するよ うに方向付けられている気体流の少なくとも一部分を拡散させることが可能であ る。したがって、環状であ る少なくとも１つの管または通路は、流れの方向における流れ断面積の増大を構 成することが可能である。断面積増大を構成する環状通路を使用することによっ て、比較的短い縦方向距離にわたって比較的大きい断面積増大が得られると同時 に、通路内での流れ分離を回避することが可能である。したがって、例えば使用 可能な空間が限定されている用途、例えばトラックのような乗物において重要で ある、比較的短い距離における比較的大きな圧力回復が得られることが可能であ る。 環状通路が、定流区域部分と出口ディフューザ部分とを含むことも可能である 。定流区域部分は、上記接続通路の長さを与える。 上記内側円筒は、上記内側円筒とほぼ同一の直径の円筒によって上記第１のチ ャンバの中に延び、上記外側円筒は、上記装置を通過する最適の流れ条件を得る ように、湾曲部を有する流れ案内本体に接続されることも可能である。 吸音材が、上記円筒の中に、および／または、上記第１のチャンバの中に延び る延長円筒の中に、および／または、上記第２のチャンバの中に延びる延長円筒 の中に、収容されていることが好ましい。当然のことながら、吸音材を備えるこ との目的の１つは、気体流の音量を低減させることである。好ましい実施様態で は、上記吸音材が上記円筒内に含まれているが、吸音材が、追加的に、および／ または、その代わりに、上記周囲ケーシングの外側周囲に含まれることも可能で ある。上記吸音材の少なくとも一部分が、例えば穿孔された壁を通して、気体流 と連絡することが好ましい。例えば、上記延長円筒の少なくとも一部分が穿孔さ れることも可能である。気体流によって吸音材が損傷を受けることを回避するた めに、気体流から吸音材を少なくとも部分的に隔離する上記円筒を使用すること が好ましい。断面積増大場所もしくは断面積減少場所では、または 、こうした場所の付近では、吸音材の損傷を回避するために、および／または、 圧力損失を増大させるかもしくは乱流を生じさせる可能性がある不要な流れの動 揺を回避するために、上記壁が穿孔されていないことが好ましい。 好ましい実施様態では、上記接続通路から出る気体流が、上記第２のチャンバ の内側の環状通路の中に進み、上記環状通路が、少なくとも内側円筒の穿孔部分 と外側の穿孔円筒とによって形成されており、上記円筒の両方が、上記第２のチ ャンバ内の気体流から吸音材を隔離する。上記接続通路から出る気体流が、環状 通路の中に直接進むことも可能である。 上記装置において最適の流れ条件を得るために、本発明による装置内での不安 定な流れ状態が回避されなければならない。したがって、例えば、上記第１のチ ャンバへの入口と上記環状通路への入口との間の距離が、上記第１のチャンバ内 で不安定な流れが実質的に生じないほどの充分な大きさでなければならない。 上記第１のチャンバ内での不安定な流れを防止するために、および／または、 かなり長い通路を可能にするためには、上記距離が、不安定な流れがそれより短 い距離では生じる可能性がある距離よりも少なくとも２％は大きいことが可能で ある。好ましくは、上記距離が、不安定な流れがそれより短い距離では生じる可 能性がある距離よりも少なくとも５％は大きくなければならず、一般的には、少 なくとも１０％は大きくなければならない。上記装置の全体的長さが制限されて いる場合には、上記距離が、不安定な流れがそれより短い距離では生じる可能性 がある距離よりも５０％大きいことは望ましくないが、用途によっては、上記距 離が上記５０％を上回ることが可能な場合もある。 本発明による装置は、流れ系、例えば、内部押しのけ容積エンジ ンおよび／もしくはターボ機械を含む乗物用排気システムに接続されることに適 合化されており、または、上記装置は、内部押しのけ容積エンジンおよび／もし くはターボ機械を含む定置発電設備に接続されることに適合化されている。上記 乗物は、例えばディーゼルエンジンを動力とするトラック、バス、乗用車もしく は鉄道機関車、石油もしくはガソリンもしくはガスを燃料とするエンジンで駆動 されるトラック、バス、乗用車、または、他のあらゆる移動可能なエンジン駆動 装置のような、あらゆる乗物であることが可能である。上記乗物は、さらに、燃 焼装置を有するあらゆる船舶またはボートであることも可能である。定置発電設 備は、例えば１つ以上のボイラ、燃料エンジン、または、他の燃焼手段のような 適切な燃焼手段から生じる流れによって駆動される、１つ以上のガスタービンを 有する発電所であることが可能である。 本発明による装置の大きな利点の１つは、公知の装置に比べて上記装置での圧 力損失が著しい少ないということである。上記装置での圧力損失の低減は、燃焼 装置の燃料消費を減少させ、かつ、所与の燃料消費でのその燃焼装置によって発 生させられる電力を増大させる。圧力損失は、「上記装置での圧力損失」と「上 記装置内または上記装置付近の適切な場所においての動圧」との間の比率として 定義される無次元パラメータζとして、表されることが可能であり、すなわち、 前式中で、 Δｐが、上記装置での圧力低下であり、 ρが、上記場所における気体の密度であり、 ｕが、上記場所の速度、好ましくは平均気体速度である。 適切な場所とは、例えば、入口管、出口管、入口管の上流の場所、出口管の下 流の場所、または、燃焼装置から生じる気体流量に流れ速度が一致する上記装置 内のあらゆる適切な位置であることが可能である。下記の実施例に示されるよう に、本発明は、気体流を消音するための装置を提供し、この装置は低いζ値を有 する。 本発明のほとんどの実施様態では、ζが１０より低いだろう。典型的にはζが ０．５から４だろう。 所与のタイプの消音器での圧力低下は、典型的には、チャンバの個数におおよ そ比例している。したがって、圧力低下を分析する際には、次のように定義され るチャンバ1つ当たりのζ値（ζ’）に焦点を当てることが好都合である。 前式中で、 − ｐ₁が、１つまたは複数のチャンバ入口通路内の適切な場所での静圧であり 、 − ｐ₂が、１つまたは複数のチャンバ出口通路内の適切な場所での静圧であり 、 − ΔＰ_mが、１つまたは複数のチャンバ内に随意に含まれるモノリスによる静 圧低下であり、 − ｕ₂が、出口通路内の平均流れ速度であり、 上記適切な場所とは、例えば、２つのチャンバを接続する通路の場合には通路 入口と通路出口との間の中間であり、消音器に対する入口通路の場合には、第１ のチャンバの上流の、そのチャンバにかなり接近した位置であり（入口通路が消 音器の中に延びかつ気体流 に関する断面積の減少を示す場合を除く。この場合には、ｐ₁が、平均流れ速度 が最大に達する最上流位置で測定される静圧である）、および、消音器の出口通 路の場合には、最後のチャンバの上流側の、そのチャンバにかなり接近した位置 である。 使用される可能性があるモノリスでの圧力低下を減算する理由の１つは、こう した要素が通常は低周波数の音響減衰には僅かな度合いしか寄与しないと同時に 、上記チャンバでの圧力低下に加えて大きな圧力低下を生じさせるということで ある。モノリスが適切な方法で挿入される場合には、モノリスがその中に含まれ ている消音チャンバでの圧力低下は、「モノリスでの圧力低下」と「モノリスが その中に含まれていない上記チャンバでの圧力低下」との合計として表されるこ とが可能である。 本発明の好ましい実施様態では、ζ’が１．５未満である。さらに別の実施様 態では、ζ’が１．０未満であるか、または、０．５未満であるか、または、０ 未満でさえある。ディフューザがチャンバ入口通路上に取り付けられる時には、 負の値が得られることも可能であり、出口通路の流れ断面積が入口通路の流れ断 面積よりもかなり大きく、したがって、チャンバ圧力低下が、出口通路内で優勢 であるかなり低い動圧に基づいて評価される。本発明の実施様態では、上記通路 の流れ断面積の各々が同じ大きさまたはほぼ同じ大きさである時に、ζ’が一般 的に１．０未満である。 本明細書で言及されている燃焼装置／手段は、ディーゼルエンジン、石油エン ジン、ガソリンエンジン、もしくは、ガスエンジン（例えば、２行程または４行 程ピストンエンジン、Ｗａｎｋｅｌエンジン）のような内燃機関エンジン、また は、ボイラもしくは他の適切な燃焼装置もしくはエネルギー抽出装置（例えば、 発電所のような定置発電設備の燃焼システム）に接続されているガスタービンで あることが可能である。 好ましくは、本発明による装置は、燃焼手段から生じる気体の流れを消音する ために適用されることが可能であり、 − 上記装置が、１つ以上の入口通路と１つ以上の出口通路とを各々が有する１ つ以上の区画またはチャンバと、１つ以上の入口通路および／または１つ以上の 出口通路に組み合わされている少なくとも１つのディフューザとを有する、第１ の容器を含むタイプであり、 − 気体の流れが、上記１つ以上の入口通路の中に方向付けられ、上記１つ以上 の出口通路から外へ方向付けられ、かつ、上記少なくとも１つのディフューザを 少なくとも部分的に通過するように方向付けられており、 − 上記方法が、上記１つ以上のチャンバと上記１つ以上の入口通路と上記１つ 以上の出口通路と上記少なくとも１つのディフューザとの幾何学的構成と配置と 相対的寸法とを設計および／または寸法決定するために、次式を適用することを 含み、および、 前式中で、 − ｆ_eが、通路によって相互接続されている２つの容積の系の局部固有周波数 であり、 − ｃが音速であり、 − ａが、上記通路の代表的な断面積であり、 − Ｌが、通路の長さであり、 − Ｖ₁が、一方の容積であり、 − Ｖ₂が、他方の容積であり、上記通路がチャンバを外部環境（例えば雰囲気 ）と相互接続する時に無限大に設定され、 − ΔｄＢが、チャンバ入口とチャンバ出口の各々によって生じさせられる音響 減衰であり、 − ｋが定数であり、および、 − Ａが、流れ方向を基準として個々の通路に関して上流または下流における、 チャンバの代表的な断面積である。 本発明は、さらに、気体の流れを消音するための方法にも係わり、この方法は 、 − 上記装置の１つ以上のチャンバの中におよび／または外に流れを導く１つ以 上の通路を含む装置の中を上記流れを導いて通過させること、 − １つ以上のディフューザを通して上記流れの少なくとも一部分を拡散させる こと、ならびに、 − 上記１つ以上のチャンバと上記１つ以上の通路との幾何学的構成と配置と相 対寸法とが、上記気体流の断面積の変化の数と、個々の断面積変化の値と、上記 １つ以上のチャンバの各々の容積と、上記１つ以上の通路の各々の長さとに主に 基づいて、設計および／または寸法決定されること を含む。 本発明は、さらに、その装置の中を通過させられる気体流を消音するための装 置にも係わり、 − 上記装置が、上記装置の１つ以上のチャンバの中におよび／または外に上記 気体流を導くための１つ以上の通路と、上記通路の１つ以上を通る上記気体流の 少なくとも一部分を拡散させるための１つ以上のディフューザとを含み、 − 上記１つ以上のチャンバと上記１つ以上の通路との幾何学的構成と配置と相 対寸法とが、上記気体流の断面積の変化の数と、個々の断面積変化の値と、上記 １つ以上のチャンバの各々の容積と、上記１つ以上の通路の各々の長さとに主に 基づいて、設計および／または寸法決定される。 本発明のさらに別の側面では、内部押しのけ容積エンジンおよび／またはター ボ機械と本発明による装置とを含みかつ上記装置がその乗物の排気系内に含まれ ている、乗物が提供される。 本発明は、さらに、内部押しのけ容積エンジンおよび／またはターボ機械と本 発明による装置とを含みかつ上記装置がその発電施設の排気システム内に含まれ ている、定置発電設備に係わる。 以下では、本発明による消音装置の実施様態と、消音装置を設計および／また は寸法決定するための本発明による方法とが、次の添付図面を参照しながら説明 される。 図１は、「消音器性能」対「非減衰騒音源スペクトル」を示す典型的なグラフ を示す。 図２は、直線的に（重み付けなしに）示された超低周波不可聴音騒音スペクト ルの例と、いわゆる「Ａ重み付け（Ａ−ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ）」を受けている超 低周波不可聴音騒音スペクトルの例とを別々に示す、典型的なグラフである。 図３ａは、本発明による設計および／または寸法決定のための方法に関連付け られた要素を含む消音器の概略的な縦断面図と、線Ｉ−Ｉ（図３ｂ）と線ＩＩ− ＩＩ（図３ｃ）とに沿った横断面図である。 図４は、本発明の方法を使用してその設計が行われている、本発明による消音 装置の部分（下側半分が断面の形では示されていない）縦断面である。 図５は、渦巻き形の、螺旋形のまたは湾曲した通路の原理と、チャンバ入口と チャンバ出口との間の、時として重要な距離とを理解する上での重要な基本変数 を説明する、幾分か概略化された消音器の縦断面図を示す。 図６は、例えばトラックに適している、本発明の消音装置の興味深い実施様態 の縦断面である。 図７は、例えばトラックに適している、本発明の消音装置の別の興味深い実施 様態の縦断面である。 図８は、チャンバ相互間の螺旋形接続通路を有する、本発明による２チャンバ 形消音装置の興味深い実施様態の断面である。 図９は、チャンバ相互間の螺旋形接続通路を有しかつ例えば触媒反応体のよう なモノリスを含む、本発明による２チャンバ形消音装置の興味深いコンパクトな 実施様態の断面である。 図１０は、本発明による主吸音器に付加されている共鳴器の２つの例を示す。 図１１は、湾曲／螺旋形形状の実施様態と様々な原理とを示す。 図１では、Ｓ１が、例えば、いわゆる「Ａ重み付け」を受けた後の、非減衰騒 音源スペクトルを示し、一方、Ｓ２が、（結果としての減衰スペクトルを得るた めにＳ１から減算されなければならない）消音器によって生じさせられる減衰の スペクトルを示す。本発明によって、消音器が、消音器の通路に関する最低固有 周波数ｆ_eが非減衰騒音源の固有周波数f_charよりも低いように設計されることが 好ましい。ほとんどの場合には、f_charが、二次ピークであるその最大値Ｐ１、 Ｐ２をその周波数においてＡ重み付けスペクトルが有する周波数である。一般的 に、Ａ重み付けは、周波数に影響される人間の耳の感度を考慮に入れるために採 用される。ほとんどの騒音制限基準値はｄＢ（Ａ）に基づいている。 時としてＡ重み付けが低周波数の過剰な抑制を生じさせると見なされる可能性 がある。これの重要な例は、対処されるべき騒音制限が騒音源から一定の距離を 置いた建物の内側に位置する時に生じる。こうした事例では、距離と、壁や窓等 によって生じさせられる遮音との両方によって、音が減衰させられ、したがって 、Ａ重み付けは、（この状況では特に減衰されることがない）低周波数を過小評 価する。その場合には、Ａ重み付けの代わりに、非減衰音源に関してｄＢ（Ｃ） 重み付けを使用することが、より一層適切であるだろう。 近年においては、超低周波不可聴音、すなわち、聴取可能な周波数よりも低い 約２０Ｈｚ未満の低周波数の音によって生じさせられる、人間に対して及ぼされ る可能性がある障害に関する関心が、高まりつつある。この問題は論争を呼んで いるが、この障害が本当であり、過剰に関心を持つ人々による想像の産物にすぎ ないものではない可能性があるという仮説を支持する医学的証拠が、ますます多 く積み上げられている。実際に超低周波不可聴音をどのように評価するのかに関 する草案が既に作成されているが、一般的に受け入れられる基準は未だ合意され ていない。 本発明は、気体流騒音に対する強力な低周波数減衰を消音器に提供するのに特 に効率的であるので、超低周波不可聴音の抑制に関する興味深い潜在的可能性を 有している。図２は、単純な線形の、すなわち、重み付けされていない、非減衰 スペクトルＳＬが、超低周波不可聴音周波数範囲内にある最大ピークＰＬを有す る超低周波不可聴音の寄与をより実際的に評価するためにどのように使用される ことが可能であるかを、最初の示唆として示している。（超低周波不可聴音を抑 制する）Ａ重み付けから切り替えると、最大ピークが、可聴周波数範囲内で生じ るＰＡから、より低い（超低周波不可聴 音）周波数で生じるピークＰＬへと移行することが見てとれる。どんな重み付け が超低周波不可聴音に適合していようとも、幾つかの固有周波数が、本発明の設 計および寸法決定手順のための入力として設定されることが可能である。 概略的に、超低周波音領域まで消音範囲を拡張するには、更に大きなチャンバ および更に長寸の接続通路を必要とする。従来の可聴音に対する消音器と同様に 、本発明の種々の手法もまた、従来の技術と比較して、超低周波音の減衰、減衰 の度合の更に良好なトレードオフ、圧力降下、および消音器に対する空間用件を 提供する。 特定の状況に依存し、消音器の設計および寸法決定の基礎として種々のパラメ ータの組合せが可能である。 次のデータの組合せは、ピストンエンジンからの排気ガスに対する実質的に円 筒状の消音器に対して与えられたものと見なされ得る（図３参照）： SDB(dB)＝合計音減衰（減少）要件。 SDP(mm WG)＝消音器に亙り許容され得る合計圧力損失。 f_ign(Hz)＝エンジンに対する点火周波数または着火周波数。 φD(mm)＝面積Ａ(mm²)に対応する外側ケーシングの所望直径。 φd(mm)＝面積ａ(mm²)に対応するパイプの直径。 Q(m³/s)＝排気ガスの流量。 c(m/s)＝音速。 図３に示された消音器5は実質的に円筒状であるとともに、（不図示の）ピス トンエンジンからの排気ガスを消音器5内に導く取入管6、外側ケーシング7、お よび、消音器5から消音済ガスを大気に導く吐出管4を備えている。 外側ケーシング7により画成された内部空間は、仕切壁8および9により、夫々 軸心方向長さL₁、L₂およびL₃を有する３個のチャン バ1、2および3に細分される。 吐出口10aを備えた径方向拡散器10は、第１チャンバ1への取入通路(管)の吐出 口として配置される。L₂の略々0.5倍に等しい軸心方向長さL₁₂を有すると共に流 れ方向において増大する直径を有する吐出口12aを備えた一連のパイプ12から成 る軸心方向拡散器12は、チャンバ1からチャンバ2への通路を構成する。吐出口13 aを備えた径方向拡散器13は、L₃の約0.5倍に等しい長さL²³を有すると共にチャ ンバ2からチャンバ3へ通ずる通路(パイプ)14の吐出口として配置される。 パイプ11、12および13の近傍のチャンバ内には、鉱質綿などの音減衰材料Bが 配置される。 SDBは、空間の別のポイントにおける所望の最大騒音レベルと相関された排気 システムの吐出口から一定の距離における測定非減衰ノイズに基づく従来の個別 の音響計算により達成されることも多い。 ピストンエンジンの場合はｆ_ignと同一であることも多いf_charはエンジンのrp m、気筒数およびエンジンプロセス(2ストロークまたは4ストローク)により決定 される。もしエンジンが発電器により一般的な電カグリッド(power grid)に連結 されていたとすれば、rpmはそれにより与えられる。斯かるエンジンまたは船舶 、路面車両などの推進エンジンの始動の間、rpmは変動することから、斯かる場 合のf_ignの値は、例えば音響統計計算などに基づくなどして、概略見積または更 に詳細な考察に基づき、適切に低く見積られねばならない。 Vタイプのシリンダ配置に関し、場合によっては、点火周波数の約半分の周波 数が優位であるが、このことは、この周波数を本発明に係る夫々の消音器を本発 明に従って寸法決定および設計する上で の基本パラメータとして使用することを誘起するものである。 Qおよびcは、排気ガスの所定質量流および温度から計算され得る。 SDPおよびφDは典型的には“半固定”パラメータである。それらの各々を最大 値に制限することが極めて望ましいことも多いが、もしSDBが既に固定されてい れば、SDPおよびφDは自由には決定され得ない。大きなφDが選択されるほど、 音減衰は大きい。従って、消音器の設計および寸法決定を、組立要件、利用し得 る空間などにより与えられる幾何学的制限に対して消音器構造を個々に適合させ ることを含め、消音およびφDの間の相関関係と組合せることが問題になること が多い。 本発明に係る設計および／または寸法決定方法を実施する際の典型的手順は： 消音器のチャンバの個数は、 n＝｜SDB／12.5dB｜ 例えば：n＝｜40／12.5｜＝3である。 以下においては、中間パイプ(通路)および拡散器のタイプが決定される。チャ ンバ共鳴の最大抑圧の為には異なるタイプの組合せが選択され得る。共鳴を更に 阻止または回避する為に、相当に異なるチャンバ長さL₁〜L₃が選択され得る。拡 散器10、12および13の夫々の吐出口10a、12aおよび13aは夫々のチャンバの軸心 方向中央の近傍、かつ、夫々のチャンバの圧力ノードに対応する半径の2／3また はその近傍に配置される。 断面積の関係Ａ／aは暫定的に10に選択され得る。 典型的には異なるチャンバ長さが選択されるが、例えば： L₁＝0.6L₃およびL₂＝0.8L₃である。 システムに対する局部的固有周波数の考察： 連携パイプ12および14を夫々備えた最後の２個のチャンバ2および3は、次の如 く寸法決定される： f₂₃＝0.5f_ign この式からL₃が決定される。L₁およびL₂はこれから決定されることから、消音器 5の合計長さが決定される。 接続管12および11の他の断面積は、対応面積Ａおよびaの関係もまた約10とな る如く決定されるが、パイプ12に対する面積aはパイプ12の合計断面積である。 次に合計音減衰は、式(２)に従って全てのΔdBの合計として計算され得る。 而して、合計圧力損失は公知の基本公式および種々の拡散器タイプの効率の詳 細な知識を組合せることにより計算され得るが、これは、拡散器に対する取入流 れプロフィール、選択された詳細な幾何形状などを考慮してのものである。 もし、ｆ_e、消音または圧力降下の度合に対する計算値のひとつ以上のものが 所望値と異なれば、φD、φdまたはLのひとつ以上のものが調節されると共に上 記した計算が反復される。 与えられた要件に対する消音器の最大適合が所望であれば、上記した寸法決定 は、“ピーク(peak)”と“トラフ(trough)”とが要件に適合する如く調節により 補足される。これは、寸法(チャンバ長さなど)を変更すると共に、インピーダン ス分析および本明細書中に包含された個々の理論および実験研究により決定され た定数により減衰スペクトルを計算することで行われる。 図４を参照すると、６気筒、４ストロークエンジンに対する消音 器の設計および寸法決定の実施例が示されている。 問題となるパラメータは表Ｉに与えられるが、これは所望の合計音減衰SDBが3 5dBであることも更に仮定している。 ドラムの長さ(アウタケーシング)は理想的には2600mmが望まれるが、必要であ れば僅かに長くても良い。 スタッド直径からスタッド厚みを減じると、通路管の内径が与えられ、従って 面積aが与えられる。ドラム直径からドラム厚みを減じると、面積Ａが与えられ る。 表Ｉの最初の計算段階において、チャンバの個数は３個が選択されるとともに チャンバ長さは等しく選択され、パイプの直径(面積a)もそうである。尾管(ドラ ムからの吐出口)もまた寸法決定に含まれるが、大気により形成される“チャン バ”の体積は無限である。尾管の長さは最初は他の通路管の長さと等しい。 拡散器に亙る静的圧力降下は負であり、以下の如く計算され得る： 式中、v₁はチャンバに対する取入通路内の平均流速であり、η_dは典型的には0.5 〜0.8の値である拡散器効率である。例えば図４の装置のチャンバの如き、流体 力学的に適切な手法で且つ過剰に長寸で無く設計されたチャンバの場合、チャン バ内の圧力降下は略々ゼロであり、すなわち： P₂−P₃＝0 式中、p₂およびp₃は、図４に示された位置における静圧力である。 チャンバ取入口から吐出通路まで、静的圧力降下は：式中、p₃およびp₄は図４に示された箇所における静圧力であり、k_cは定数であり 、チャンバからのガスを案内する通路の取入口への遷移部が丸められたとき、k_c の値は典型的には0.1である。 任意の断面形状の通路における圧力降下は次の様に計算され得る： 式中、p₄およびp₅は図４に示された箇所における静圧力であり、aは代表的箇所 における通路の断面積であり、Pは同じ箇所における通路の周囲である。（図４ における如き）円形パイプに対しては、分母は直径となる。λはパイプの表面粗 さおよびレイノルズ数に依存し；典型的値は0.02である。 種々のタイプの拡散器、パイプ粗さなどに対し、定数の適切な値は流体力学の 便覧で調べることができる。 合計圧力降下は151.66mm WGとして計算され、すなわち、エンジンに対する許 容される475mm WGの最大背圧より相当に低い。合計音減衰は26.13dBであり、極 めて小さい。チャンバシステム1−2およびチャンバシステム2−3の局部的固有周 波数は極めて高い、と言うのも、それは着火周波数すなわち45Hzの半分に相当近 くなければならないからである。 表IIにおいて、ΔdBおよびｆ_eに対する式に従ってチャンバ1および2ならびに チャンバ2および3の２つのチャンバシステムの音減衰を増加すると共に固有周波 数を低下すべく、チャンバ1および2なら びにチャンバ2および3の間の管の直径は同じ量だけ減少される。 今や音減衰は37.28dBであり、２つのチャンバシステムの固有周波数は極めて4 5Hzに近く実際に受け入れることができるが、602.04mm WGの圧力降下は高過ぎる 。 表IIIにおいて第２パイプおよび第３パイプの直径は異なる値だけ増加される 一方、消音器の取入口から第１チャンバ内に通ずる第１ パイプは減少され、圧力降下が減少する結果となっている。 音減衰は依然として十分に高く（36.43dB）且つ圧力降下は十分に低い(433.80 mm WG)が、チャンバシステムの局部周波数はエンジンの着火周波数を満足いく様 に減衰するには高すぎ、すなわち45Hzより遥かに高い。 表IVにおいてチャンバ1〜3の長さは表示された如く変更されているが、チャン バシステムの結果的な局部的固有周波数は依然として満足行くものでないことか ら、表Ｖに示された如くドラムを300mm乃至2900mmだけ長寸化することが必要で ある。 今や局部周波数は45Hzに十分に近くなり、エンジンの着火周波数の満足の行く 減衰を与えている。 更なる最適化は達成可能であるが、斯かる更なる改善は比較的に小さく、実際 の状況ではそれほどの価値は無い。 排気ガスの流れを消音する装置を設計かつ寸法決定する本発明に係る方法の実 施例の上記例は、消音、圧力損失およびスペース制約が厳密で無いという比較的 に単純で複雑でない状況に関している。 各チャンバ間の通路は単独でまたは組み合わせて幾つかの手段により長寸化さ れ得る。各パイプは後方に向けて上流チャンバ内に且 つ前方に向けて下流チャンバ内に長寸化されても良く、または、各パイプはそれ に対する螺旋設計を採用することにより長寸化しても良い。各パイプが単独でま たは拡散器と組合されて上流および下流へ長寸化されるとすれば、チャンバ内の 上流パイプの吐出口は下流パイプの取入口の下流とすることにより、上記チャン バ内の主要流の方向を２回反転しても良い。また、その凸状表面が下流を向いて いる傘状形状を有する拡散器もまた、通路の長寸化および流れの反転の効果を有 する。種々のタイプおよび形状のバッフル板およびガイド板が使用され得る。 拡散器の設計および寸法決定は、その圧力回復を最適化することにより消音器 を通しての圧力損失を最小化する上で重要である。各拡散器は、円筒状表面上に 配置された径方向拡散器もしくは軸方向拡散器もしくは多重円錐状拡散器、また は、流れの方向を反転する拡散器、または、二重分岐拡散器、または、他の任意 の種類の拡散器とされ得る。 通路の全ての取入口は、共鳴により通路内で増幅され得る圧力損失およびノイ ズを上昇せしめる関連渦による縮流(ven acontracta flow)を回避すべく適切に 丸められる。 可能であれば拡散器の吐出口は、主要流方向に対するチャンバの長手方向の中 央、且つ／又は、チャンバ内の横手方向振動の圧力ノードに配置されるべきであ る。これにより、２方向におけるチャンバの基本共鳴が抑制される。 消音器内の全ての音吸収材料の配置は重要である。特に、大寸の消音器におい てはチャンバの音響体積を減少しない様に、それは厚すぎたり緊密すぎたりして はならない。 本発明の更なる実施例は、場合によっては組込型音吸収材料を備えた、共鳴器 として作用するひとつ以上の側部分岐チャンバによる 直列接続音響フィルタの補足に依存している。 共鳴器のみに依存する消音器自体は、先行技術から公知である。共鳴器は選択 された中央周波数近傍で相当の減衰を提供し得るが、これは装置の寸法により決 定されるものである。しかし乍ら単一個の共鳴チャンバは、本発明に係る装置に より達成される広帯域の減衰を提供し得ない。基本的に、異なる中央周波数を有 する多数の共鳴器はこの欠点に対処し得るが、斯かる配置構成の消音器は極めて 嵩張るものである。共鳴器の興味ある特徴は、ガス流がそれらを通過しないので 、発生する圧力損失が極めて小さいことである。 本発明に依れば、本発明の主要原理に従って直列接続型の音響フィルタを採用 することにより良好な減衰を達成した後においてさえも更なる減衰を必要とする 可能性のある選択周波数およびその近傍にて優れた減衰を達成する為の単なる補 足物として、共鳴器が使用される。 一例として、エンジンの排気ガスの非減衰の音響スペクトルは前述の如く点火 周波数にて主要ピークを有し得るが、これは本発明の主要方法により効率的に減 衰される。しかし乍らこの周波数の２倍の箇所に小さなピークが存在することも あり、これが側部分岐接続共鳴器のターゲットとなり得る。 消音配置に対する幾何形状的制限の組合せは、本発明に係る共鳴器を付加した ときに利用可能空間および排気ガスの圧力降下の両者に対して良好な経済性を呈 することもある。例えば、消音器からガスを導く尾管3は、図１０ａに示された 如く壁部から一定距離WDに位置されると規定され得る。此処では、共鳴器４は主 要消音器1への付属物として、すなわち、接続パイプ5により主要消音器1の最後 のチャンバ2に接続された別体容器として示されている。 上記共鳴器は空チャンバとされまたは図１０ａに示される如く可 動ピストン6を収納し得る。第１の場合に共鳴器の中央周波数は固定される。第 ２の場合、中央周波数はピストンを移動することにより可変帯域内で自由に選択 し、減衰スペクトルを最適化することができる。この最後の融通性は、多くの場 合にそうである様にエンジンおよび消音器が別の供給業者により製造され、エン ジンの正確な音響スペクトルが知られていない場合に好都合である。 図１０ｂは本発明の代替実施例を示しており、共鳴器は主要消音器の最終チャ ンバの直接延長部として配置されている。この場合、音吸収材料Ba(例えば、玄 武岩質鉱質綿)が共鳴器内に挿入されている。 共鳴器の原理は音響学において公知であることから此処では言及しないが、本 発明に従って共鳴器を適用する為の指針として幾つかの主要特性は言及する： 図１０ａの如く共鳴器がパイプにより主要消音器に接続されたとき、図１０ｂ に示された如く‘ネック’の無い直接的接続の在る配置構成と比較して、付加さ れた減衰スペクトルのピークは更に狭幅かつ尖鋭である。第１の場合、音響学に おいて公知である如く所謂るヘルムホルツ周波数として中央周波数が決定される 。この周波数を計算するとき、主要消音器の最終チャンバの音響的‘強度(stiff ness)’が、共鳴チャンバの音響的強度に付加されねばならない。従って、結果 的なヘルムホルツ周波数は共鳴器自体により与えられるものよりも高くなる。共 鳴チャンバ内の音響波現象もまたヘルムホルツ周波数に影響を与えるものであり 、正確な計算を行う上で考慮すべきものである。接続パイプを有さない共鳴器の 中央周波数は、チャンバの完全な長さに等しい波長の４分の1に対応する周波数 に略々等しい。 本発明に依れば、共鳴器はチャンバの一体化特徴として主要消音 器内に組込まれ得る。以下で詳細に論ずる図７は、この例を示している。此処で は、環状通路の内部シリンダ内に収納された円筒状キャビティ70は付加的減衰を 提供する共鳴器として機能するが、その中央周波数は、円筒状キャビティの長さ に等しい波長の４分の1に対応する周波数に略々等しい。 図６は、本発明に係る装置の好適実施例を示している。此処では、２個のチャ ンバ1および2がケーシング7内に収納されると共に、仕切壁8aおよび8bにより分 離されている。取入通路すなわちパイプ6は径方向拡散器10を介して第１チャン バ1に流れを引き渡している。流れは、流れ分離を阻止する湾曲22を備えた開口 を介して第2チャンバ2から吐出通路パイプ4に引き渡される。 2個のチャンバ1および2は環状通路12により相互接続される。図６に見られる 如く、環状通路への取入口は第１チャンバへの取入口から比較的に短い距離D1に 位置せしめらるが、取入通路6から環状通路12へ通過するとき、径方向取入口拡 散器および環状通路の組合せは音波がチャンバ1を‘ショートカット’するのを 効率的に阻止する。すなわち、音響エネルギは第１チャンバ1を効率的に占有す る。第２チャンバ2の取入口から吐出口までの流路は流れ方向の比較的小さな変 化を提供する。但し、比較的に長い距離D2により、音波が第２チャンバを‘ショ ートカット’する傾向は比較的に小さい。 環状通路12への取入口12aは、縮流現象に伴う圧力損失を回避すべく取入口を 円滑にするに寄与する幾つかの特徴を含んでいる：２個のシリンダ42および44は 両者ともに設計部品により第１チャンバ1内に延伸されることにより、環状通路1 2内へ加速する流れに対する案内部を提供している。内側シリンダ42はシリンダ4 1により左側へ延長されるが、該シリンダ41は環状通路12への取入口の直上流で は非孔性であると共に他の箇所では孔性とされて音吸収材料Baを収納している。 外側シリンダ44は円錐シリンダ21により左側に延長されており、この延長はシリ ンダ21とシリンダ44との間の湾曲20を提供している。円錐シリンダ21の最外側直 径は十分に大きく、流れに対する十分な案内を提供するものであり、すなわち、 この直径における流速は上記環状通路における流速よりも相当に小さい。但し、 円錐シリンダ21とケーシング7との間の距離D3は必ずしも小さくない、と言うの も、これはチャンバ1の右側環状部分を音響的に分離する傾向があるからである 。 環状拡散器12cからの吐出口l2dは流れをチャンバ2の内側の環状通路30に引き 渡すが、これは、内側の孔性シリンダ43および外側の同様の孔性シリンダ46によ り構成されている。音吸収材料BdおよびBcは夫々、シリンダ43の内側およびシリ ンダ46の外側に載置されている。通路30の幅D4は、相反する要求の妥協策として 選択される。−方では、D4のサイズが小さいほど、効率の良い音吸収が達成され る。他方、D4は、強すぎる乱流ノイズが生成されるほど小さくてはならず、また は、吸収材料を分離する傾向のある強力な流体力学的力が発生するほど小さくて はならない。音吸収壁部間の環状流自体は、音響的に効率的な配置構成として知 られている。 接続通路12の長さL₁₂は、局部的固有周波数f_cが式(１)を参照して本発明の方 法による如く十分に低くなる様に、十分に長寸に選択される。ケーシング7の合 計長さが与えられると共に比較的に短寸であるときには、L₁₂は多数の要求をバ ランスすることにより選択される：距離D1は、多数の更なる幾何形状選択、特に 距離D3のサイズに依存して、例えばケーシングの直径の半分程度に相当に小さく され得る。距離D2を短寸化するとチャンバ2の音響機能は幾分か劣化するが、D2 の穏やかな関数としてである。概略的には、乱流に より発生せしめられるノイズのレベルが任意の周波数においてエンジンにより生 成されるノイズのレベルを越えないことが望まれる。 与えられた長さL₁₂に対し、環状通路の形式、流れに優しい滑らかな案内取入 口および拡散器吐出口の特徴は、比較的に低い固有周波数ｆ_cおよび相当に大き く効率的な音響反射性の流れ範囲比率Ａ／ａを許容するが、式(２)を参照された い。 流体力学的な拡散器理論からは、図６に示された最大発散角度αが存在するこ とが知られており、該角度を超えたときに流れ分離が拡散器の内側で生ずるが、 これは最適な現象で無く、回避されるべきものである。この最大角度は比較的に 小さいことから、吐出口対取入口の流れ範囲比率が大きい場合には拡散器が長く なる傾向がある。但し、与えられたサイズの取入口および吐出口の断面積に対し 、環状拡散器は円錐状拡散器よりも短い拡散器長さを許容する。これが意味する 処は、図６に示された実施例では、吐出口12dにおいては低い流速が望まれると 共に通路12の定流量領域部分12bにおいては高い流速が望まれたとしても、拡散 器長さL_12cは流れ分離を引き起こさずに短く選択され得る、ということである。 これは、与えられた合計長さL₁₂に対し、式(１)において相当に長いＬを得るこ とにより或る程度低い固有周波数ｆ_cを得るべく、定流量領域部分の長さL_12bは 或る程度長くされ得ることを意味する。相互接続通路12の音響的に有効な領域a は、取入口12aから吐出口12dまでに生ずる全ての断面積の加重平均である。従っ て、音響的には、最小の面積を有する通路すなわち一定面積部分12bの断面積は 比較的に長いことが望ましい。 図６に示された消音器の実施例は、相当に簡素な中央ボディ40を含むが、該中 央ボディ40は流れに整列された多数のアームまたはシート47、48および49を介し て消音器の外側部分に堅固に且つ正確に 固定されている。例えば、径方向拡散器10においては、周縁部に沿って90°の角 度的離間で位置せしめられた４本のアームまたはシート49が存在し得る。空のチ ャンバ体積と音吸収材料が満たされた体積との間の合計境界領域は大きく、最大 の音吸収効果を提供することにより、断面積の変動箇所における反射に依る音減 少を助けている。 図６に示された実施例においては、アームまたはシート47および48により提供 される小さな障害物は別として、環状通路12内で生ずる流れは全て一貫して環状 の周縁の周りである。製造上の理由により、環状通路の種々のタイプの周縁セグ メント化を採用することが得策なこともある。従って、アームまたはシート47お よび48は、環状通路12を構成する内側部分42および43および／または外側部分44 および45上にプレス操作により形成され得る変形部で置き換えても良い。 更に大きな消音器においては、または、環状拡散器に対して極限的な吐出口お よび／または取入口の流れ断面積比率が望まれるときには、タービン機械で公知 の様に、旋回失速型の流体力学的不安定性を防止すべく、環状通路の全体的な周 縁セグメント化を採用することが好都合かも知れない。これは、環状通路内に径 方向仕切壁を挿入することにより行われ得る。代替策は、環状通路を複数本の流 れ平行パイプに分割し、全てのパイプの中心線が、斯かる消音器の中心線と一致 する中心線を有する円筒上に載置されることである。これらのパイプは円形状と され得るが、この場合に拡散吐出口部分は円錐状拡散器となる。パイプに対して は、例えば正方形の断面などの他の多くの形状も可能である。 図７は、本発明に係る装置の別の好適実施例を示している。図６と同様に、環 状通路12は２個のチャンバ1および2を接続する。図 ７においては、ケーシングは更に長寸化されていることから、図７の実施例はト ラックに対する典型的な垂直消音器を示しており、ケーシングは長寸でありケー シングの直径は相当に小さい。 図６の実施例と比較した以下の差異は注目に値するものである： 円錐シリン ダ21が消音器の円形部分20および中央部分と共にチャンバ1および2の間に仕切壁 8bを提供すべく、距離D3は消滅している。依然として、環状間隔32は消音器の音 響体積として‘浪費’されていない、と言うのも、それはチャンバ２の一部だか らである。孔性シリンダ41および50は夫々、環状間隔31および30の内側境界形成 部を提供する。図６において環状間隔30は内側および外側孔性シリンダ43および 46の両者により境界形成されているが、図７の環状間隔30および31はケーシング 7により外方に境界形成されている。アームまたはシート51、52および53は、充 填された音吸収材料BaおよびBdと共にシリンダ41および50を固定する。図６にお いては環状通路12からの流出物は通路30を直接的に通過するが、図７における流 出物は環状通路30に進入する前に短距離D5を通過する。 上記で説明した如く、円筒状キャビティ70は組込型共鳴器として作用する。 図８ａ乃至８ｅは本発明の好適実施例を示しており、円筒状ケーシング7内に 収納されると共に内側の平坦仕切壁8により分離された２個のチャンバ1および2 を螺旋状通路12が接続している。上記螺旋状通路は、円筒状ケーシング7、内側 シリンダ42、および螺旋状形成シート60および61により境界形成される。螺旋状 通路12は定流量領域部分12bおよび拡散器部分12cに細分され、シート60および61 の間の漸進的に広がる距離により与えられる如くガス流方向において流れ範囲は 漸進的に広がっている。 チャンバ1および2の両者は、孔性プレート41および43の背後に 収納された音吸収材料Baにより部分的に充填されている。これらのプレートは、 吸収材料と協働して、低い圧力降下にてチャンバ1および2の内側の流れの案内を 助けると共にチャンバの内側における不都合な渦流を阻止すべく形成され且つ位 置せしめられる。 ガス流は取入管6および円錐状拡散器10を介して消音器に通ずるが、これは、 動的圧力を回復すると共に、チャンバに対する取入流速を低下せしめることによ りチャンバ1の内側の不都合な渦流の阻止を助けるものである。此処で、12aにて 螺旋状接続通路12に進入する前に、流れは略々90°方向を変える。この場合、取 入流の状態を改善して縮流現象および取入圧力損失を回避すべく、内側シリンダ 42上には円筒状ロッド21が装着されている。また、通路12の内側で、流れは最初 は定流量領域部分12bを通過してから拡散器部分12ｃを通過し、そこで動的圧力 が回復される。流れは吐出口12dで通路12を出て、チャンバ2に進入する。第２チ ャンバ2の内側では、概略的な流れ方向は吐出管4に進入する前に平面AAおよび平 面CCの両者において90°方向を変える。 螺旋状通路12の流れ取入口12aから流れ吐出口12dまで、流れは消音器ケーシン グの内側で合計360°方向を変える。従って、通路の長さはケーシングの直径の 略々π倍であり、通路12およびチャンバ1および2により構成された極めて低い音 響的固有周波数ｆ_cに寄与する。図８において、ケーシング7の長さは直径を僅か に越えている。従って、この実施例は、本発明に従ってチャンバ間の螺旋状通路 を採用することにより、直線状通路に依るよりも相当に低い固有周波数が如何に して達成され得るか、ということを例証している。 図８の実施例の特に適切な用途の例はバスまたはトラックであり、その場合、 相当に大きな直径であり但し長さは短いというケーシ ングにより与えられる、相当に大きな消音器体積に対するスペースが存在してい る。流れはケーシングの内側で相当に方向を変えるが、これに伴う圧力損失は顕 著に低い。実際に３次元である実施例にも関わらず、本発明の本質的に１次元の 寸法決定方法が適用される。当然乍ら、消音器の流体流および音響特性の正確な 記述は3次元とせねばならない。但し、このことは、音響領域および流れ領域が 実質的に２次元であるという消音器の場合にもそうである。図８の実施例を通る ３次元の流路にも関わらず、上記装置は、シートプレス、圧延、溶接などの簡素 な部材および簡単な方法により製造され得ることも指摘されねばならない。 先行技術からは、ケーシングの内側に螺旋状流れパターンを備えた多くのタイ プの消音器が知られている。しかし乍ら公知の消音器の実施例においては、螺旋 状流れは本発明とは異なる理由で所望されていた。従って、例えば、吸収材料と 接触する孔性シリンダにより作成される螺旋状チャネルを採用することにより極 めて効率的な音吸収が達成されていた。消音器において螺旋状の内部流を採用す るもうひとつの理由は、消音器の内側における排気ガスの滞留時間を増大するこ とによりスパーク消火効果を達成することであった。 然るに、本発明の螺旋状の配置構成は、技術者が接続チャネル12の長さを極め て自由に選択すると共に本発明の方法に従ってこの長さを最適化することを許容 するものである。従って、極めて低い固有周波数が望まれる場合、通路の実質的 に360°より大きな方向変換が場合によっては有用である。これの一例はトラッ クの用途であり、エンジンの始動時またはトラックの輸送運転時における低速走 行の場合に生成される超低周波音を減衰することが望まれる用途である。超低周 波音の減衰は、ガスタービン式の発電所に関連して更に適切である。他の場合、 例えば、エンジンの点火周波数が更に高 く、且つ、螺旋状通路の極めて低い共鳴周波数を生成しないことが重要となる場 合には、螺旋状通路内における360°以下の流れ方向変換が適切であり得る。 消音器の設計技術者であれば、図８に示された実施例が目指す目的は、設計配 置構成における多くの変更により達成され得ることは明らかであろう。一例とし て、内側シリンダ42の直径を変更することにより拡散器12cの流れ拡大が達成さ れ得る。また、円筒状ケーシング内へ装着する代わりに、螺旋状通路は立方体状 ケーシング内に装着され得る。チャンバ2からチャンバ1を分離する壁部8は円筒 状とされ得ると共にチャンバ2は本質的にチャンバ1の外側に配置され得るもので あり、これはシェルノイズ放出の観点から好適である、と言うのも、チャンバ1 の内側の音響レベルは下流チャンバ2の内側よりも高いからである。 図９ａおよび図９ｂは本発明に係る実施例を示しており、２つのチャンバを接 続する螺旋状通路を備えた２チャンバ消音器内に例えば触媒などのモノリスが組 込まれている。第１チャンバ1は消音器の頂部における平坦な円筒状体積である 。第２チャンバは２つの部分2aおよび2bに分割されるが、該分割は環状モノリス 100により行われる。音吸収材料Baは、中央シリンダ42、孔性頂部シート41およ び中実底部プレート8内に収納されている。螺旋状通路12は、円筒状消音器ケー シング7、シリンダ42の頂部および２枚の螺旋状シート60および61により境界形 成されている。通常、触媒モノリスは相当に薄寸の壁部を有し、その場合にそれ は極めて限定された程度まで消音器の第２チャンバの音響的細分を引き起こすの みである。従って、音響的な観点からは、サブチャンバ2a、サブチャンバ2bおよ びモノリス100のガス部分(孔部)は協働して単一個の消音器チャンバを構成する 。この第２チャンバは、プレート8、シリンダ42、 および、螺旋状通路12の壁部により第１チャンバから分離され、すなわち、音は チャンバ1から第２チャンバへ通路12を介してのみ通過し得る。 ガスは取入管6に進入すると共に、螺旋状通路12の取入口12aで該通路12に進入 する前に拡散器10は消音器の垂直軸心の周りで約90°方向変換を行う。この取入 口においては、‘縮流’取入流を防止すべく、螺旋状シート60に円筒状ロッド21 が装着される。 螺旋状通路12の内部において、流れは消音器の軸心の回りにおいて360°より も僅かに大きく回転する一方、チャンバ2aに進入する12dにて通路12を去る前に 僅かに下方に流れる。此処で流れは、上記モノリスの環状取入口面の回りに分配 されると同時に、モノリス内の軸心方向流れチャネルに依りその方向を接線方向 から軸心方向流れに変更する。モノリスを退去した後、流れの方向はチャンバ2b 内では接線方向となり、流れはこのチャンバからパイプ4により消音器を退去す る。 図１１ａ乃至図１１ｊは、螺旋状および渦巻き状の通路形態ならびに湾曲通路 の特殊な場合である螺旋状通路を取り入れた実施例の多数の変更例を示している 。 図１１ａは、螺旋状または渦巻状の部分と短い直線部分とを備える尾管を備え た円筒状消音器の断面を示している。螺旋状／渦巻状部分は円筒状ケーシングの 回りに巻回されている。 図１１ｂは、通路のネジ状の母線形態(generatrix form)を示している。 図１１ｃは、通路の平面渦巻状母線形態を示している。 図１１ｄは、長手方向に沿って巻回半径が変化する一例としての、通路に対す る円錐状のネジ状母線形態を示している。 図１１ｅは、上流部分が一方向に延在すると共に下流部分が逆方 向に延在する、通路に対する巻回母線形態を示している。この組合せは、消音器 の取入および吐出通路がケーシングの同じ端部に載置されるという消音器におけ る通路に対して有用であり得る。 図１１ｆおよび図１１ｇは、本発明に係る装置の実施例の略図であり、第１チ ャンバは第２チャンバ内に収納されると共に接続通路の母線は平面渦巻状である 。図面中において、通路の断面は多少広幅である。代替的に、（領域aの）通路 断面は所期の断面積比Ａ／aに依存して更に狭幅とされ得る。 図１１ｈは、２重の平行なネジ状螺旋状母線形態を示しており、２つの平行な 通路部分に分割された螺旋状通路に対して採用され得るものである。 図１１ｉは、長寸化通路を提供すると共にチャンバ内の流れ方向の変更を減少 する為に如何にして湾曲通路形態が採用され得るかを示している。例えばこの原 理は、相当に小さな直径の消音器ケーシング上に横向きに取入通路が配置される 場合において(上記に示された如く)２つ以上の平行通路への分割と組合され得る 。この様にして、第１チャンバ内における大きな圧力損失および渦流が回避され 得る。 図１１ｊは、図９に示された実施例の変更例である、本発明の実施例の詳細を 示している。螺旋状通路吐出口12dに加え、２次的吐出口12d’が図１１ｊに付加 されている。従って、流れの一部は吐出口12dを介して通路を退去すると共に、 残りは２次的吐出口12d’を介して退去する。両方の流れ部分はモノリス100の上 方の環状間隔内で接線方向に通路を退去する。吐出口12d’を付加することによ り、モノリスの表面に対する流れ分配は改善される。この点に関する更なる改良 は、通路に対して更なる吐出口を付加することで達成され得る。 前述の実施例における如く、本発明の実施例は、相当に短い円筒状消音器の２ 個のチャンバを接続する長寸通路内に如何にして螺旋状通路が組込まれ得るかを 例証している。12dにおける接線方向の流出は、モノリスの多数の平行チャネル に対する極めて均等な分配を確かなものとする。また、装置内における流れの合 計方向変換は相当なものであるが、圧力損失は相当に小さい。上記装置は極めて コンパクトであると共に流れに優しい消音器であり、相当の体積のモノリスを組 込むことが可能となっている。 エンジニアは、本発明の原理により数多くの形状の室と接続通路を採用すると ことが可能になると共に、全ての音周波数の効率の良い減衰を保持することが可 能となり、特に、本発明は、利用できる空間が狭い場合でさえ、低周波数を十分 に減衰できる道具をエンジニアに提供することとなる。例えば、排気装置のレイ アウトを実質的にトラックまたはバスのモデル毎に違ったものにすることが可能 となる。消音器の長さは長くできるが、外径を比較的小径にしなければならない 場合がある。一方で、消音器の外径は比較的大径にすることが可能であるが、長 さが限定される場合がある。排気ガスを消音器へ導入するパイプ及び該ガスを該 消音器から導出するパイプが該消音器の対向する端において該消音器内へ入りま たは退出することが必要となる場合、前記パイプの双方が消音器の同一端におい て入退出することが必要となる場合、消音器と一直線になって入退出することが 必要となる場合、一定の角度で入退出することが必要となる場合がある。 多くの場合、消音器は、円筒形状にするのが多分に製造し易いため、円筒状に 設計することが必要となる。しかし、例えば、楕円形、方形または円錐形等その 他の形状を取ることも妥当である場合がある。 下記にいくつかの概括的な設計原理の輪郭を説明するが、斯かる設計原理はエ ンジニアに広範な幾何学的条件を満たす最適な消音器性能を保持する道具を提供 するのを可能にする。次に、斯かる概括的な原理を特定の設計事例により例示す る。最適な設計及び寸法決定には傾注すべき２つの点がある、即ち、室及び接続 通路である。 次に、図５を参照する。図５において、Ａ_pは室の横断面積であり、該室内の 主流れ軌道に対して垂直に測定される。Ｄは室の入口と室の出口との間の直線距 離である。ｓは２つの室を接続する弯曲通路の母線に沿った座標である。母線に 沿った通路長はＬである。Ｄ_dは通路入口及び出口間の空間の最短直線距離であ り、Ｄ_dはＬより明らかに短い。Ｌ₁及びＬ₂はそれぞれ第１の室及び第２の室の 長さである。 室は十分な大きさと適切な形状を有して、横断面積の遷移部において音響反射 が効果的に存在すると共に、過度の圧力降下及び望ましくない自家発生騒音を生 じる渦流をなくすようにされている。 方程式（１）だけを別個に検査すると、非常に小さな室であっても、通路を任 意に低くできれば、任意の低固有周波数を達成することが可能であるとの誤った 結論に導かれる可能性がある。しかし、これは真実ではない。理由は、方程式（ １）を根拠とする簡単な吸音フィルタに含まれてはいない様々な現象が減衰効果 を歪めるからである。１つの問題点は、室が小さいと該室の入口及び出口におけ る音響反射が低減されるかまたは排除されてしまうことである。別の問題点は、 低周波共鳴が接続通路内で生成されて低周波音の減衰を無効にするかもしれない ことである。室が小さすぎると、該室は単に１つの通路から別の通路へ流れを導 く搬送要素として機能するに過ぎなくなる。 本発明による装置は、例えば、円滑に流れを偏向する目的を持っ た上記の如き室を含むことが可能である。しかし、消音器内の少なくとも１つ、 しばしば１つ以上の室が十分な大きさにされて吸音フィルタ内の効果的要素とし て機能する必要がある。 従って、斯かる室は下記の２つの基準を満たす必要がある。即ち、 （I）室の平均横断面積Ａは、それぞれガスを室へ導入し且つ該室から導出す る通路のそれぞれ２つの横断面積ａ₁及びａ₂の大きい方の少なくとも４倍あるこ と、 （II）室の容積Ｖは少なくとも下記で得られるサイズであること、即ち、 上記を除いて、室は様々な用途に応じて数多くの代替形状を有することが可能 である。 Ａ及びＶを決定する時には、吸音材料は空間として見なす。理由は、斯かる材 料は、吸音材として適切に機能できるように、あまりしっかりと充填されたり、 音波がかなり自由に吸音材料に進入できないような配置にされてはいけない。従 って、吸音材は通常保護のために孔あきプレートの背後に配置されるのであるが 、孔あきの度合いがあまりに小さ過ぎてはならない。 複雑なジオメトリの場合には、室の横断面積Ａを音波が室入口から室出口まで 移動する平均軌道に沿った平均値として解釈する。大抵、この軌道は多かれ少な かれ流れ軌道に一致する。 Ａ及びＶを適切に解釈するための更なるガイダンスとして、室のその他の部品 と音響的に完全に連絡している該室の全ての部品が含まれるものと理解する。従 って、案内プレート、その他の様々な室の内部部品が、室を通る軌道から直接「 分かる」斯かる面積及び容積要素それぞれに対してＡ及びＶを狭く限定するよう であってはな らない。 上記に言及した基準に加えて、第３の基準を追加することができる。該第３の 基準は、上記に詳しく例示した如く、本発明による消音器では、しばしば少なく とも１つの室に適用される。 （III）室内の流れ軌道が十分に進路変更をされていること。 典型的には、上記は下記の如く定量化することができる。 （III’）室入口から室出口に至る流れ方向の完全な変更は、少なくとも９０ 度であること。 従って、音波が室内で、ジオメトリ次第で多かれ少なかれ吸音フィルタ効果を 妨げる音響界現象である近道をするのが、即ち、ショートカット（ｓｈｏｒｔｃ ｕｔｔｉｎｇ）が防止される。室出口が室入口に近接して配置されるかまたは該 入口と整列されると著しいショートカットが発生する。 しかしながら、入口と出口との間の距離が大きいと、ショートカット効果は小 さくなる。 消音器を横断する圧力損失に関しては、基準（III）を適用することはマイナ スであることは疑いの余地のないことである。しかしながら、室が流体力学上適 切に設計されていれば、室内で進路を変更する流れに関係した追加の圧力損失は 妥当なものに維持することが可能であり、音の減衰が改良されることで正当化す ることが可能である。通常、消音器を背圧をほんの適度に感知できるエンジンに 応用した場合には、もっと大きな偏向または進路変更を正当化することが可能と なる。従って、例えば、室内でのより大きな進路変更は、ガスタービンに適用し た消音器よりはレシプロエンジン用の消音器に適用される。 消音器及び室に対する空間が狭く限定される場合には、室入口と出口との間の 直線距離を短くすることが望まれる場合がある。その 場合、詳細なジオメトリは進、大体、路変更の急変度（音響的ショートカットを 防止する）と流れの不安定度とのバランスとして決定される。ジオメトリの種類 を一定にした場合には、距離を（設計上の考慮または試験的に）一定のしきい値 まで短くすることができ、このしきい値を下回ると、適度な乱流が急変して流れ が大幅に不安定になり、大きな渦流、流れ分離等が発生する。 これにより、更なる基準が必須となる。即ち、 （IV）室が基準（III）及び／または基準（III’）を満たし、消音器の全体設 計及びサイズ決定において、室入口と出口との間の直線距離Ｄをでき得る限り短 くする必要がある場合には、Ｄはそれ以下になると室内において流れが不安定に なってしまう値プラス妥当な安全マージンに選定しなければならず、この妥当な 安全マージンは、通常、前記直線距離の１０乃至５０％間隔で設定されるものと する。 前記安全マージンは多くの要因により変更されるものであり、斯かる要因は、 ガス温度変化、製造誤差、または、ガス脈動の非直線的且つ不安定化効果等の制 御困難なものである。現代流体力学に詳しい人であれば、流れ不安定は今日の詳 細な物理学的理解では完全には理解できないことが分かる。しかしながら、系統 的な経験を積んだ実際的なエンジニアであれば基準（IV）を取り扱うことができ る。 ディフユーザを室の入口へ挿入すると該室内の不安定推進力を弱めて目的の作 業を容易にすることに留意すべきである。 案内プレートまた同様の装置を室内へ取り付けると流れを安定させて、規定さ れた方法で流れの進路を変更するのをまたは流れを偏向するのを助けて不安定を 防止できる場合がある。案内プレートの大きさまたは配置は、一定の室要素を音 響的に隔離したり、または 、室を２つ以上の副室へ分割したりしないようなものでなければならない。 室内で流れが激しく進路を変更することにより推進される流れ不安定とは別に 、設計が良くない消音器室では第２の種類の不安定が発生する、即ち、室内の丸 い輪郭の後に続く大きな渦流である。円筒状室の場合には、全容積が対称軸のま わりに回転（渦巻く）するようにされる。全ての種類の流れ不安定と同様に、こ の現象は過度に圧力を降下させると共に、自家騒音を発生する場合がある。 上記のこの流れ不安定に関係した２つの主なリスク要因は下記の如くである、 即ち、 −室の丸さの度合い、 −主として接線方向の入口及び出口に帰因する流体力学的力の惹起の程度であ る。 丸さは、室形状を修正するか該室内へプレートまたはその他の部品を取り付け ることによって低減することができる。ミネラルウールを保護する孔の開いた形 態の適切な形状にした吸音要素が吸音の追加とシリンダの丸みを減少させる二重 の目的を果たす場合がある。ある場合には、半径方向に伸長したプレートを使用 して渦流を防止することができる。 斯かる要素は室を貫流する流れに対して大きな障害物とならないことが重要で ある。しかしながら、斯かる大きな障害物を回避するのは通常困難なことではな い。理由は、前記した種類の渦流は、室内の入口から出口へ至る流れの主たる軌 道から著しくそれた流れの方向に関係しているからである。 このことは上記に例示した。 第５の必須の室設計基準を公式化することができる。 （V）室内に大きな渦流が発生する危険性がある場合には、斯か る渦流に１つ以上の制限を課す１つ以上の要素を挿入してそのジオメトリを修正 する。斯かるジオメトリの修正は、該修正が室入口から室出口に至る流れに対し て大きな障害物となるようになされなければならない。 ジオメトリの条件が他方面にわたる場合には、消音器の設計者はかなり自由に 接続通路の長さを選択することが可能となる。その他の条件下では、室接続通路 またはテールパイプの長さを公知の消音器ジオメトリで可能なものより長くする 方法を発見することが強く求められる。この一例は２つ以上の室をかなり短い消 音器ケーシングにはめ込む場合であり、この場合、接続通路を短くするのを回避 するのは困難であり、この結果、固有周波数はかなり高くなると共に、低周波音 の減衰が低下することとなる。 設計者が圧力効果を無視するなた、通路を１カ所以上鋭く曲げて通路を長くす ることは困難なことではない。しかしながら、これにより性能がよくなることは めったになく、また、本発明に沿ったものではない。 流れに優しい長い通路は、該通路を各々が横方向の寸法を短くした２つ以上の 平行な通路に分割することで作り出すことができる。例えば、円形パイプは幾つ かの小径のパイプに分割することが可能であり、該パイプの総断面積が一本の大 径のパイプの断面積と等しくなるようにする。横方向の寸法を小さくすることで 進路変更を鋭角にすることが可能であり、これは、「流れに対する優しさ」は曲 率半径と横方向の寸法との比率に大いに関係するからである。 概括的基準として単一及び多数の平行な消音器通路の双方に適用できる基準を 下記の如く規定することが可能である、即ち、 （VI）通路が直線形状から分岐して、通路内の全体的な流れ軌道が曲がるかま たは進路を変更するようにさせられる場合には、通路 の形状は、軌道の曲率半径が軌道に沿ったどこの場所または少なくともほとんど どこの場所においても、検査点における軌道接線に対して垂直に測定した通路の 最小横方向サイズより小さくならないようものでなくてはならない。 通路の分割はある状況においては可能である。通路を延長したこの方法の欠点 は、製造コストが増大すること及び通路内の表面摩擦圧力損失が追加されること である。 従来の消音器技術から大きく逸れるが非常に効率的である通路長を増大する方 法は、通路の形状を選定する時に第３次元の利用に頼ることである。多くの場合 、これは、通路の形状（上記に詳細に示した如く）に螺旋形を選定することで都 合良く達成できるが、代替の形状を選定することもまた可能である。 概括的な考えは、延長した通路により下記の２つの基準の１つまたは双方を達 成することができると言うことであり、即ち、 （VII）通路の音響的に効果のある長さＬは少なくとも通路入口及び出口間の 空間内の最短且つ直線距離の少なくとも１．５倍であること、 （VIII）通路の音響的に効果のある長さＬは、少なくとも下記に等しいこと、 即ち、 −通路が２つの室を接続する場合には、２つの室の長さの合計、 −通路が消 音器からのテールパイプである場合には、通路が消音器からのテールパイプであ る場合には、該テールパイプにより大気に接続された室長。 通路の形状が螺旋径及びその他の形状の場合は、更に、 （IX）通路の平均軌道が一定の平面内に含まれない点が特徴である。 通路を延長して低周波周波数音を効果的に減衰するのに必要な条 件は、通路が接続される１つの室または複数の室が少なくとも上記の基準（I） 及び（II）の双方を満たすこと。従って、螺旋形又はその他の延長した通路形状 は、上記に説明した如く、不十分な室と組み合わせて採用すべきではない。 基準（VII）及び（VIII）は音響的に効果的な長さＬ’の概念に基づいたもの である。原則的には、通路内の音響エネルギー伝搬を求めるのにＬを平均軌道に 沿って測定しなければならない。大抵、これは多かれ少なかれ平均流れ軌道と一 致する。 大抵の場合、本発明による延長した通路は、堅牢な壁で形成され、音響エネル ギーが該壁を通って通路から逸れないようにされているが、これは、通路が接続 された１つ以上の室と組み合わさった前記通路の音響機能を阻害するからである 。しかしながら、通路の壁に孔またはその他の開口部を設けることが一定の制限 内で可能にされており、特に、通路が十分に低い固有周波数を提供するのに必要 なものより長くされている場合にはそうである。従って、長い通路は、例えば、 その全長に一部に沿って孔を、該孔を設けた部分の他方の側に配置した吸音材料 と組み合わせて有することができる。 螺旋形の通路の形態を利用する原理は、また、テールパイプ、即ち、消音器か ら大気等の外部環境へ排気ガスを導くパイプへ適用することができる。例えば、 螺旋形パイプを円筒形ケーシングの回りに巻き付けて、テールパイプを短く真っ すぐな端部部分で終結することができる。螺旋形パイプをまた後方へ延長して消 音器の最後の室へ入れて、接線方向への円滑な流出を可能にする。この構成を使 用して、外部環境への排気は消音器の近傍に位置決めするように規定されている 場合にせよ、テールパイプ及び最後の室で形成された装置の低固有周波数を達成 することができる。これは、前輪の近傍に消音器が配置され且つ車両から横方向 へ排気されるトラック及び バスにおいてはしばしば見られる状況である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ， ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，Ｓ Ｄ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ， ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，Ｕ Ｇ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ 【要約の続き】 乗り物及び発電所または固定エンジン等の固定設置用に 使用することが可能である。所定の空間上の制限を受け つつ所定の周波数領域において所定の望ましい音の減衰 をなし得る装置の設計及び／またはサイズの決定方法が 開示される。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．フローシステム中に配置されるのに適していると共に、通過せしめられる ガスフローを消音するための消音装置であって、前記消音装置は： − ケーシングと、 − 前記ケーシングに収容され、ガスが通過するように構成された少なくとも 一つの音響チャンバと、 − 前記少なくとも一つの音響チャンバにガスを導く少なくとも一つの入口パ イプと、 − 少なくとも一つの音響チャンバから他の少なくとも一つの音響チャンバへ 、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くための長さＬ、代表的な断面 積ａを有する少なくとも一つの通路とを具備し、更に − 前記少なくとも一つの音響チャンバのうちの一つ以上の音響チャンバにそ れぞれ含まれる一つ以上のモノリシック体を任意に具備し、 前記装置は、比較的小さい断面積ａ_iと、比較的大きい断面積Ａ_iとの間で、ガ スの流れの断面積が少なくとも２回変化し、 この装置は以下の基準を満たす： ここで、ｎは装置の断面積が変化する全回数、Ａ_iはガスフローの変化する断 面積のうちｉ番目に大きいもの、ａ_iはガスフローの変化する断面積のうちｉ番 目に小さいもの、ｋは実験的に決められ た定数で、その値は６．２５ｄＢを表し、 上記ΔｄＢは： − 装置が二つの音響チャンバしか含んでいなければ、２．９ｄＢであり、 − 装置が三つの音響チャンバを含んでいれば、１．８ｄＢであり、 − 装置が四つ以上の音響チャンバを含んでいれば、１．１ｄＢとなり、 （ｉｉ）音響チャンバの静的圧力損失と前記通路内のある位置に於ける動的圧 力との比として示される無次元パラメータζ_j’として示される各音響チャンバ の圧力損失が次式により表され： ζ_j’＝Δｐ_j/（ｐｕ²/２） ここで、Δｐ_jがｊ番目チャンバに選択的に含まれるモノリシック体の静的圧 力損失を除くｊ番目チャンバの静的圧力損失であり、ｐが前記位置に於けるガス 濃度であり、ｕが前記位置に於けるガスの流速、好ましくは平均流速であって、 この圧力損失ζ_j’が多くても１．５である装置。 ２．フローシステム中に配置されるのに適していると共に、通過せしめられる ガスフローを消音するための消音装置であって、この消音装置は： − ケーシングと、 − このケーシングに含まれ、ガスが通過するように構成された少なくとも一 つの音響チャンバと、 − 前記少なくとも一つの音響チャンバにガスを導く少なくとも一つの入口パ イプと、 − 少なくとも一つの音響チャンバから他の少なくとも一つの音響チャンバへ 、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くた めの長さＬ、代表断面積ａを有する少なくとも一つの通路と、 − 前記少なくとも一つの音響チャンバに選択的に含まれる少なくとも一つの モノリシック体とを具備し、 前記装置は、比較的低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間で、ガ スフローに対する少なくとも二つの遷移断面積を示し、 前記少なくとも一つの通路から選んだ少なくとも一つの通路は曲線を描くよう に構成され、 前記少なくとも一つの音響チャンバから選択した少なくとも一つの選択された 音響チャンバにおいて： − 前記選択したチャンバの各々の平均断面積Ａ_jは： − 選択したチャンバにガスを導く通路のの全断面積の和ａ₁、及び − 選択したチャンバからガスを導く通路のの全断面積の和ａ₂、の中の 最大のものの少なくとも四倍であり、 平均断面積Ａ_jは選択されたチャンバを渡って移動する音波の平均軌道に沿う 全断面積の平均値であり、 − 少なくとも一つの選択されたチャンバの体積Ｖ_jは、上記和 表され、 断面積Ａ_j及び体積Ｖ_jは選択されたチャンバ内部の吸音材に属する要素と、選 択されたチャンバと音響的に通じ合う他の部分を含んでいる装置。 ３．フローシステムへの設置に適応し、其処を通過するガスフローの音を消す 消音装置であって、この消音装置は： − ケーシングと、 − このケーシングに含まれ、ガスが通過するように構成された 少なくとも二つの音響チャンバと、 − 前記少なくとも二つの音響チャンバの一つにガスを導く少なくとも一つの 入口パイプと、 − 少なくとも二つの音響チャンバの一つから他の少なくとも一つの音響チャ ンバへ、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くための長さＬ、代表断 面積ａを有する少なくとも一つの通路と、 − 前記少なくとも二つの音響チャンバに選択的に含まれる少なくとも一つの モノリシック体とを具備し、 前記装置は、比較的低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間で、ガ スフローに対する少なくとも二つの遷移断面積を示し、 前記入口パイプは、ガスを放射成分と共に流すガスフロー偏向要素によって継 続されて、前記少なくとも二つの音響チャンバの第１チャンバの上流側のガスフ ローに対して圧力を回復し、前記通路は前記少なくとも二つの音響チャンバの第 ２チャンバにガスフローを導く少なくとも一つのディフューザを含み、このディ フューザは放射型ディフューザとは異なっている装置。 ４．吸音材は少なくとも一つの音響チャンバの少なくとも一つの内部に設けら れている請求項１〜３の何れか一項に記載の装置。 ５．吸音材は少なくとも一つの音響チャンバの各々の内部に設けられている請 求項１〜４の何れか一項に記載の装置。 ６．二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1のガスと、これら二つの音 響チャンバを相互に繋ぐ通路のガスを含む少なくとも一つのシステムに於ける局 部自然周波数ｆ_eは次式によって近似され： 但し、Ｖ_j及びＶ_j+1は音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1の体積（音響チャンバＡ Ｃ_jが下流側の外部環境、外部チャンバに接続される際には、体積Ｖ_j+1は無限大 にセットされる）、ａは二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を相互に 繋ぐ通路の代表断面積、Ｌは通路の長さ、そしてｃは局部音速を示し、 上記局部自然周波数ｆ_eはフローシステムの特性周波数の高々０．７５倍であ る請求項１〜５の何れか一項に記載の装置。 ７．前記少なくとも一つの通路の少なくとも一つを介して前記ガスフローの少 なくとも一部を拡散する少なくとも一つのディフューザを更に含む請求項１〜６ の何れか一項に記載の装置。 ８．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．５倍であ る請求項６に記載の装置。 ９．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．４倍であ る請求項８に記載の装置。 １０．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．３倍で ある請求項９に記載の装置。 １１．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．２５倍 である請求項１０に記載の装置。 １２．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．２倍で ある請求項１１に記載の装置。 １３．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．１５倍 である請求項１２に記載の装置。 １４．前記局部自然周波数は、フローシステムの特性周波数の高々０．１倍で ある請求項１３に記載の装置。 １５．各音響チャンバのζ_j’は、高々１．０である請求項１〜１４の何れか 一項に記載の装置。 １６．少なくとも一つの音響チャンバのζ_j’は、高々０．７５ である上記請求項の何れか一項に記載の装置。 １７．少なくとも一つの音響チャンバのζ_j’は、高々０．５である請求項１ ６に記載の装置。 １８．少なくとも一つの音響チャンバのζ_j’は、高々０．２５である請求項 １７に記載の装置。 １９．少なくとも一つの音響チャンバのζ_j’は、高々０である請求項１８に 記載の装置。 ２０．少なくとも一つの音響チャンバのζ_j’は、０以下である請求項１９に 記載の装置。 ２１．請求項１の（ｉ）に記載の式によって近似される遷移断面 − 装置が二つの音響チャンバしか含んでいなければ、３．７ｄＢであり、 − 装置が三つの音響チャンバを含んでいれば、２．９ｄＢであり、 − 装置が四つ以上の音響チャンバを含んでいれば、１．９ｄＢである 請求項１〜２０の何れか一項に記載の装置。 ２２．請求項１の（ｉ）に記載の式によって近似される遷移断面 − 装置が二つの音響チャンバしか含んでいなければ、５．６ｄＢであり、 − 装置が三つの音響チャンバを含んでいれば、４．８ｄＢであり、 − 装置が四つ以上の音響チャンバを含んでいれば、３．７ｄＢである 請求項１〜２１の何れか一項に記載の装置。 ２３．少なくとも一つの通路そして／又は入口パイプの少なくとも一つの輪郭 の少なくとも一部に、ガスフローの分離を防止する曲率が適用される請求項１〜 ２２の何れか一項に記載の装置。 ２４．一以上の放射型ディフューザ、そして／又は一以上の軸型ディフューザ 、そして／又は一以上の円錐型ディフューザ、そして／又は一以上の環状型ディ フューザ、そして／又は一以上の実質的円筒面に配置した複数の円錐型ディフュ ーザ、そして／又は一以上のガスフローを逆にするディフューザ、そして／又は 一以上の二重ダイバージョンディフューザを含む請求項１〜２３の何れか一項に 記載の装置。 ２５．少なくとも一つの音響チャンバの各々は実質的に円筒形を有し、前記少 なくとも一つのディフューザの一以上の出口は、このディフューザと組み合わさ れる音響チャンバの軸中心に位置する請求項２４に記載の装置。 ２６．少なくとも一つの音響チャンバの各々は、実質的に円筒形を有すると共 に、その円筒の軸を定義し、前記少なくとも一つのディフューザの一以上の出口 は、上記円筒の軸から音響チャンバの半径の約３分の２の距離に位置している請 求項１〜２６の何れか一項に記載の装置。 ２７．ｍ個（但し、ｍ≧２）の音響チャンバを含み、少なくともｍ−１個の音 響チャンバの各々について、以下の事項が適用される請求項６〜２６の何れか一 項に記載の装置。 − チャンバにガスを導く入口通路には、ディフューザ又はディフューザ要素 が設けられ、 − ガスフローの分離を防ぐ曲率がチャンバからガスを導く全ての通路の少な くとも輪郭部分に適用され、 − ζ_j’として表されるチャンバの圧力損失は、１．５に等し いか又はそれより少なく、 も： − ｍ＝２のとき２．９ｄＢ、 − ｍ＝３のとき１．８ｄＢ、 − ｍ＞３のとき１．１ｄＢ、 であり、 また、二つの連続音響チャンバを相互に連結するか、又は一つの音響チャンバ と外部環境又は外部チャンバを相互に連結する少なくともｍ−２個の通路の各々 については、 − 近似局部自然周波数ｆｅはフローシステムの特性周波数の高々０．７５倍 である。 ２８．少なくともｍ−１個の音響チャンバの各々に対して、以下の事項が適用 される請求項２７に記載の装置。 − ζ_j’として表されるチャンバの圧力損失は、１．０に等しいか又はそれ より少なく、 も： − ｍ＝２のとき３．７ｄＢ、 − ｍ＝３のとき２．９ｄＢ、 − ｍ＞３のとき１．８ｄＢ、 である。 ２９．少なくともｍ−１個の音響チャンバの各々に対して、以下の事項が適用 される請求項２８に記載の装置。 − ζ_j’として表されるチャンバの圧力損失は、１．０に等しいか又はそれ より少なく、 も： − ｍ＝２のとき５．６ｄＢ、 − ｍ＝３のとき４．８ｄＢ、 − ｍ＞３のとき３．７ｄＢ、 であり、 また、二つの連続音響チャンバを相互に連結するか、又は一つの音響チャンバ と外部環境又は外部チャンバとを相互に連結する少なくともｍ−２個の通路の各 々については、 − 近似局部自然周波数ｆ_eフローシステムの特性周波数の高々０．５倍であ る。 ３０．請求項２７〜２９に何れか一項に記載の基準が全ての音響チャンバ及び 全ての通路に適用される請求項２７〜２９に記載の装置。 ３１．最大ガス流量に於ける前記少なくとも一つの音響チャンバの各々が出す 自己発生ノイズの音響レベルは５ｄＢ（Ａ）よりは低く、前記ガス流量が通過す る円筒型基準チャンバが出す自己発生ノイズよりは高く、前記音響チャンバにガ スを導く入口通路の断面積がａ₁、前記音響チャンバからガスを導く通路の断面 積がａ₂である請求項１〜３０の何れか一項に記載の装置であって、前記基準チ ャンバは： − 前記少なくとも一つの音響チャンバの各々と等しい体積を有し、 − その直径に等しい長さを有し、 − 扁平な端部キャップを有し、 − この扁平な端部キャップの中央に位置する孔を備え、 − ほぼａ₁に等しい断面積の円筒形入口パイプに接続される第１端部キャッ プ有し、この円筒形入口パイプの終端面は第１端部キ ャップと整列し、 − ほぼａ₂に等しい断面積の円筒形出口パイプに接続される第２端部キャッ プ有し、この円筒形出口パイプは前記第２端部キャップと相互に連結して、これ と整列する丸み付けした内部エッジを有している。 ３２．最大ガス流量に於ける前記少なくとも一つの音響チャンバの各々が出す 自己発生ノイズの音響レベルは５ｄＢ（Ａ）よりは低く、前記ガス流量が通過す る円筒型基準チャンバが出す自己発生ノイズよりは高く、前記音響チャンバにガ スを導く入口通路の断面積がａ₁、前記音響チャンバからガスを導く通路の断面 積がａ₂である請求項１〜３１の何れか一項に記載の装置であって、前記基準チ ャンバは： − 前記少なくとも一つの音響チャンバの各々と等しい体積を有し、 − その直径に等しい長さを有し、 − 扁平な端部キャップを有し、 − この扁平な端部キャップの中央に位置する孔を備え、 − ほぼａ₁に等しい断面積の円筒形入口パイプに接続される第１端部キャッ プ有し、この円筒形入口パイプの終端面は第１端部キャップと整列し、 ほぼａ₂に等しい断面積の円筒形出口パイプに接続される第２端部キャップ有 し、この円筒形出口パイプは前記第２端部キャップと相互に連結して、これと整 列する丸み付けした内部エッジを有している。 ３３．ガスフローの分離を防ぐ曲率は、装置のパイプ（４、６）又は通路（１ ２）の出口そして／又は入口の輪郭の少なくとも部分に適用され、前記通路は入 口パイプ（６）又は装置中へのその延長 部、そして又は出口パイプ（４）又は装置中へのその延長部、そして／又は二つ のチャンバ（１、２）を接続する通路（１２）である請求項１〜３２の何れか一 項に記載の装置。 ３４．少なくとも一つの通路は環状に形成され、内側シリンダ（４２、４３） と外側シリンダ（４４、４５）によって構成される請求項１〜３３の何れか一項 に記載の装置。 ３５．少なくとも一つの環状通路の少なくとも一つは、二つのチャンバ（１、 ２）を接続する通路である請求項１〜３４の何れか一項に記載の装置。 ３６．少なくとも一つの環状パイプ通路は、ガスフローの方向に沿って増加す るガスフロー断面を構成する請求項１〜３５の何れか一項に記載の装置。 ３７．前記環状通路（１２）は一定流量部（１２ｂ）及び出口ディフューザ部 （１２ｃ）を含む請求項３４〜３６の何れか一項に記載の装置。 ３８．前記内側シリンダは、その直径と実質的に等しい直径を持つシリンダ（ ４１）を用いて、前記第１チャンバ（１）内に延在し、前記外側シリンダは曲率 （２０）を有する流れ案内体（２１）に接続される請求項３４〜３７の何れか一 項に記載の装置。 ３９．吸音材は前記シリンダ（４２、４３）の内部、そして／又は前記第１チ ャンバ（１）内に延在する継続シリンダ（４１）の内部、そして／又は前記第２ チャンバ（２）内に延在する継続シリンダの内部に含まれる請求項３４〜３８の 何れか一項に記載の装置。 ４０．継続シリンダ（４１）の少なくとも一部分には、小孔が施される請求項 ３９に記載の装置。 ４１．前記接続通路（１２）から出たガスフローは、少なくとも内側シリンダ （４３）の孔開き部分と外側孔開きシリンダ（４６） とを含む前記第２チャンバ（２）内の環状通路（３０）に流れ込むように構成さ れ、前記シリンダ（４３、４６）は前記第２チャンバ内に於いて吸音材（Ｂｄ、 Ｂｃ）をガスフローから分離する請求項３４〜４０の何れか一項に記載の装置。 ４２．前記接続通路（１２）から出たガスフローは、直に環状通路（３０）に 流れ込むように構成される請求項４１に記載の装置。 ４３．前記第１チャンバ（１）への入口（１０ａ）と、前記環状通路（１２） への入口（１２ａ）との間の距離（Ｄ１）は、不安定なガスフローが実質的に第 １チャンバ（１）内で発生しないように大きく取ってある請求項３４〜４２の何 れか一項に記載の装置。 ４４．内側シリンダ（４３）は実質的に孔を持たない部分と有し、この部分は 少なくとも内側シリンダの一部であって、出口ディフューザ部分（１２）の内壁 を構成する請求項４１〜４３の何れか一項に記載の装置。 ４５．内側シリンダ（４３）の実質的に孔を持たない部分は、少なくとも第２ チャンバ（２）の内壁の一部を構成する請求項４１〜４４の何れか一項に記載の 装置。 ４６．少なくとも一つの通路の少なくとも一つはその出口に、ディフューザ又 はディフューザ要素を備えている請求項１〜４５の何れか一項に記載の装置。 ４７．前記少なくとも一つの通路から選ばれた少なくとも一つの湾曲通路の少 なくとも一部の母線は、平面螺旋形を有する湾曲通路の少なくとも一部分に周縁 方向に巻かれる請求項１〜４６の何れか一項に記載の装置。 ４８．前記少なくとも一つの通路から選ばれた少なくとも一つの湾曲通路の少 なくとも一部の母線は、長手方向に延びる前記湾曲通路の前記部分に、周縁方向 にネジ様の螺旋形を形成するように巻か れる請求項１〜４６の何れか一項に記載の装置。 ４９．湾曲通路（１２）の湾曲部は０°と９０°との間の角度で放射状に延在 する請求項４７又は４８に記載の装置。 ５０．湾曲通路（１２）の湾曲部は９０°と１８０°との間の角度で放射状に 延在する請求項４７又は４８に記載の装置。 ５１．湾曲通路（１２）の湾曲部は１８０°と２７０°との間の角度で放射状 に延在する請求項４７又は４８に記載の装置。 ５２．湾曲通路（１２）の湾曲部は２７０°と３６０°との間の角度で放射状 に延在する請求項４７又は４８に記載の装置。 ５３．湾曲通路（１２）の湾曲部は３６０°と７２０°との間の角度で放射状 に延在する請求項４７又は４８に記載の装置。 ５４．湾曲通路（１２）の湾曲部は７２０°又はそれ以上の角度で放射状に延 在する請求項４７又は４８に記載の装置。 ５５．少なくとも二つの音響チャンバを含み、湾曲通路（１２）は第１のチャ ンバが第２のチャンバを囲むようにして両者を相互に接続する請求項１〜５４の 何れか一項に記載の装置。 ５６．通路（１２）の湾曲部分の母線は、回転面に沿って延在する請求項１〜 ５５の何れか一項に記載の装置。 ５７．回転面の少なくとも一部分は円錐形である請求項５６に記載の装置。 ５８．湾曲通路（１２）の第１部分は第１の長さ方向に延在し、湾曲通路（１ ２）の第２部分は前記第１の長さ方向とは反対の第２の長さ方向に延在する請求 項１〜５７の何れか一項に記載の装置。 ５９．少なくとも一つの湾曲通路は、前記少なくとも一つの音響チャンバの一 つと、外部環境又は外部チャンバとを相互接続する尾筒を構成し、湾曲通路の少 なくとも一部は前記ケーシングの外側表面を巻くように構成される請求項１〜５ ８の何れか一項に記載の装 置。 ６０．一以上のチャンバの入口通路そして／又は出口通路の上流側又は下流側 に位置する少なくとも一つのモノリシック体を含む請求項１〜５９の何れか一項 に記載の装置。 ６１．前記少なくとも一つのモノリシック体が、一以上のチャンバの前記入口 通路そして／又は前記出口通路の実質的直上流側又は実質的直下流側に位置する 請求項６０に記載の装置。 ６２．少なくとも一つのモノリシック体は環状形である請求項６０又は６１に 記載の装置。 ６３．ガスフローは、通路に沿う少なくとも二つの位置に於いて、接線方向に 通路から放れる請求項６０〜６２の何れか一項に記載の装置。 ６４．少なくとも一つの共鳴チャンバを含み、このチャンバはその中に囲われ た吸音材の有無に拘わらず貫流されず、少なくとも一つの通信経路を介して前記 少なくとも一つの音響チャンバの一つと交信し、少なくとも一つの共鳴チャンバ の体積、及び同チャンバの幾何学的形状、並びに通信経路は、前記フローシステ ムの周波数に於ける前記音響チャンバによって達成される音響減衰を補足するよ うに選択した中央減衰周波数を持つように設計される請求項１〜６３の何れか一 項に記載の装置。 ６５．少なくとも一つの共鳴チャンバの体積は、種々の中央減衰周波数を用意 する置き換え可能な調整手段による調整が可能である請求項６４に記載の装置。 ６６．一以上の共鳴チャンバ（６０）は、追加音響減衰を用意する目的で、前 記ケーシングに含まれ、選択された中央周波数を持つ共振器として設計される請 求項６５又は６６に記載の装置。 ６７．前記少なくとも一つの音響チャンバから選択した少なくと も一つの選択された音響チャンバについて、以下の事項が適用される請求項１〜 ６６の何れか一項に記載の装置。 − 前記選択したチャンバの各々の平均断面積Ａ_jは： − 選択したチャンバにガスを導く通路の全断面積の和ａ₁、及び − 選択したチャンバからガスを導く通路の全断面積の和ａ₂、の 中の最大のものの少なくとも四倍であり、 平均断面積Ａ_jは選択されたチャンバを渡って移動する音波の平均軌道に沿う 全断面積の平均値として定義され、 − 少なくとも一つの選択されたチャンバの体積Ｖ_jは、上記定 ３と表され、 断面積Ａ_j及び体積Ｖ_jは選択されたチャンバ内部の吸音材に属する要素と、選 択されたチャンバと音響的に通じ合う他の部分を含む。 ６８．少なくとも一つの選択されたチャンバの体積Ｖ_jは、少な 置。 ６９．前記少なくとも選択されたチャンバの少なくとも一つはチャンバ内のガ スフローを偏向する偏向手段を含んでいる請求項６７又は６８に記載の装置。 ７０．前記偏向手段は、前記少なくとも一つの選択されたチャンバ内でガスフ ローを少なくとも９０°偏向するように構成されている請求項６９に記載の装置 。 ７１．前記少なくとも一つの音響チャンバは、入口と出口と有し、この入口と 出口との間の距離Ｄは、不安定なガスフローが実質的 に前記選択したチャンバ内で発生しないように大きく取ってある請求項１〜７０ の何れか一項に記載の装置。 ７２．前記少なくとも一つの音響チャンバ内の不安定ガスフローを防ぐため、 前記距離Ｄを、実質的に不安定な流れが発生するであろう距離より１０〜５０％ 長くする請求項７２に記載の装置。 ７３．渦流を起こす通路入口そして又は出口を有するチャンバは、選択された チャンバ内で実質的に主な渦流を起こさないような方法で形成するか、そして又 は選択されたチャンバ内で実質的に主な渦流を起こさないような内部ガイド、例 えば案内板を備える請求項１〜７２の何れか一項に記載の装置。 ７４．前記ガイドは、このガイドによって生ずる流れ抵抗が最小になるように 設計し、寸法取りする請求項７３に記載の装置。 ７５．少なくとも一つの選択されたチャンバを含み、このチャンバから外部環 境又は外部チャンバへガスを導く少なくとも一つの通路は、音響的有効長さＬを 有し、この長さＬは通路入口と通路出口との間にある直線空間距離の少なくとも １．５である請求項６７〜７３の何れか一項に記載の装置。 ７６．少なくとも二つの選択されたチャンバを含み、これらチャンバは請求項 ６７〜７５の何れかに記載の基準を満足すると共に、それぞれが音響的有効長さ Ｌを有する一以上の通路によって相互に接続され、この音響的有効長さＬは、通 路入口と通路出口との間にある直線空間距離の少なくとも１．５である請求項６ ７〜７５の何れか一項に記載の装置。 ７７．少なくとも一つの選択されたチャンバを含み、このチャンバから外部環 境又は外部チャンバへガスを導く通路は全て、音響的有効長さＬを有し、この長 さＬは前記選択された少なくとも一つのチャンバの長さに少なくとも等しい請求 項６７〜７６の何れか一項 に記載の装置。 ７８．少なくとも二つの選択されたチャンバを含み、これらチャンバは請求項 ６７〜７７の何れかに記載の基準を満足すると共に、それぞれが音響的有効長さ Ｌを有する一以上の通路によって接続され、この音響的有効長さＬは、前記選択 された二つのチャンバの長さＬ１及びＬ２の和に少なくとも等しい請求項６７〜 ７７の何れか一項に記載の装置。 ７９．前記通路の各々はその内部に於いて流れの軌道を偏向する形を有し、こ の通路の形はその殆どの点に於ける軌跡の曲率半径が、その点に於ける軌跡の接 線に直角な方向に測ったとき、通路を横切る直線距離より大きいか又は等しい請 求項１〜７８の何れか一項に記載の装置。 ８０．請求項１〜７９の何れか一項に記載の少なくとも一つの装置を含むフロ ーシステム。 ８１．請求項８０に記載のフローシステムであって、このシステムは特性周波 数を有し、二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1のガスと、これら二つ の音響チャンバを相互に繋ぐ通路のガスを含む少なくとも一つのシステムに於け る局部自然周波数ｆ_eは次式によって近似され： 但し、Ｖ_j及びＶ_j+1は音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1の体積（音響チャンバＡ Ｃ_jが下流側の外部環境、外部チャンバに接続される際には、体積Ｖ_j+1は無限大 にセットされる）、ａは二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を相互に 繋ぐ通路の代表的断面積、Ｌは通路の長さ、そしてｃは局部音速を示し、上記局 部自然周波数ｆ_eは前記特性周波数の高々０．７５倍であるフローシステム。 ８２．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．５倍である請求 項８１に記載のフローシステム。 ８３．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．４倍である請求 項８２に記載のフローシステム。 ８４．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．３倍である請求 項８３に記載のフローシステム。 ８５．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．２５倍である請 求項８４に記載のフローシステム。 ８６．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．２倍である請求 項８５に記載のフローシステム。 ８７．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．１５倍である請 求項８６に記載のフローシステム。 ８８．前記局部自然周波数ｆ_eは、前記特性周波数の高々０．1倍である請求項 ８７に記載のフローシステム。 ８９．点火周波数を特性周波数として持つ内燃機関を含む請求項８１〜８８の 何れか一項に記載のフローシステム。 ９０．ガスタービンそして／又はコンプレッサを含む請求項８１〜８８の何れ か一項に記載のフローシステム。 ９１．ガスタービン又はコンプレッサの特性周波数は、計測又は公知の設計特 性に依って決定できる優位な低周波ピーク音響レベル周波数、そして／又は中間 オクターブ帯域周波数であって、この周波数は測定ピーク音響レベルオクターブ 帯域より低く、この周波数以下では一般に音響レベルは更に低い周波数に落ちる 請求項９０に記載のフローシステム。 ９２．例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関、そして／ 又はガスタービン、そして又はコンプレッサ、及び請求項１〜７９の何れか一項 に記載の少なくとも一つの装置を含み、 この少なくとも一つの装置は乗り物の排気システムに含まれている、乗り物。 ９３．乗り物は船又はボートである請求項９２に記載の乗り物。 ９４．例えばディーゼルエンジン、ガソリンエンジン等の内燃機関、そして／ 又はガスタービン、そして又はコンプレッサ、及び請求項１〜７９の何れか一項 に記載の少なくとも一つの装置を含む不動プラント。 ９５．フローシステムへの設置に適応し、通過するガスフローの音を消す消音 装置を特定の寸法に形成する方法であって、この消音装置は： − ケーシングと、 − このケーシングに含まれ、ガスが通過するように構成された少なくとも一 つの音響チャンバと、 − 前記少なくとも一つの音響チャンバにガスを導く少なくとも一つの入口パ イプと、 − 少なくとも一つの音響チャンバから他の少なくとも一つの音響チャンバへ 、又は外部環境へ、又は外部チャンバへガスを導くための長さＬ、代表断面積ａ を有する少なくとも一つの通路と、 − 前記少なくとも一つの音響チャンバに選択的に含まれる少なくとも一つの モノリシック体とを具備し、 前記装置は、比較的低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間で、ガ スフローに対する少なくとも一つの遷移断面積を示し、 上記方法は： （Ｉ）二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1のガス質量を含む一以上 の質量システムの局部自然周波数ｆｅを次式によって近似する段階と： 但し、Ｖ_j及びＶ_j+1は音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1の体積（音響チャンバＡ Ｃ_jが下流側の外部環境、外部チャンバに接続される際には、体積Ｖ_j+1は無限大 にセットされる）、ａは二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を相互に 繋ぐ通路の代表的断面積、Ｌは通路の長さ、そしてｃは局部音速、 （ＩＩ）一以上の少なくとも一つの遷移断面で得られる平均音響減衰ΔｄＢｉ を次式によって近似する段階とを含み： ΔｄＢ_i=ｋｌｏｇ₁₀（Ａ_i/ａ_i） 但し、ｎは装置の遷移断面の全数、Ａ_iはガスフローに対するｉ番目遷移断面 に於ける比較的高位断面積、ａ_iはガスフローに対するｉ番目断面変化に於ける 比較的低位断面積、ｋは実験的に決めた定数、 互いに関係する下記のうち二以上のパラメータを適応させる段階を含む方法。 （ａ）一以上の少なくとも一つの通路の長さＬ及び代表断面積ａ、 （ｂ）比較低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間のガスフローに対 する遷移断面積の変化数ｎ、 （ｃ）ケーシング中に含まれる音響チャンバの数ｍ、 （ｄ）断面積の変化数ｎの各々に於ける比較低位の断面積ａ_i（ｉ＝１．．ｎ） と、比較的高位の断面積Ａ_i（ｉ＝１．．ｎ）、 （ｅ）ケーシング中に含まれるｍ個の音響チャンバの各体積Ｖ_j（ｊ＝１．．ｍ ）、 （ｆ）二つの連続音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を含む装置の一以上のドメイン の自然周波数ｆ_e、又は （ｇ）装置によって得られる全音響減衰量。 ９６．下記（ｉ）〜（ｖｉｉ）の段階を実行することによって、 下記（ａ）〜（ｇ）の互いに関係するパラメータを適応させる段階を含む請求項 ９５に記載の方法。 （ａ）少なくとも一つの通路の各々の長さＬ及び代表断面積ａ、 （ｂ）比較低位の断面積ａ_iと、比較的高位の断面積Ａ_iとの間のガスフローに対 する遷移断面積の変化数ｎ、 （ｃ）ケーシング中に含まれる音響チャンバの数ｍ、 （ｄ）断面積の変化数ｎの各々に於ける比較低位の断面積ａ_i（ｉ＝１．．ｎ） と、比較的高位の断面積Ａ_j（ｉ＝１．．ｎ）、 （ｅ）ケーシング中に含まれるｍ個の音響チャンバの各体積Ｖ_j（ｊ＝１．．ｍ ）、 （ｆ）二つの連続音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を含む装置の何れかのドメイン の自然周波数ｆ_e、 （ｇ）装置によって得られる全音響減衰量ΣΔｄＢ。 （ｉ）上記パラメータ（ａ）〜（ｇ）の各々に、所定の値を割り当てるか、又は 所定の制限を与えるかしてパラメータの値を拘束する段階、 （ｉｉ）上記（ｉ）の段階で、パラメータａ、Ｌ、ａ_i、及びＡ_iに所定の値が割 り当てられなかったら、それらに所定の値を割り当てる、 （ｉｉｉ）二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を含む装置の何れかの ドメインの局部自然周波数ｆ_eを次式によって近似する段階： 但し、Ｖ_j及びＶ_j+1は音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1の体積（音響チャンバＡ Ｃ_jが下流側の外部環境、外部チャンバに接続される際には、体積Ｖ_j+1は無限大 にセットされる）、ａは二つの連続した音響チャンバＡＣ_j及びＡＣ_j+1を相互に 繋ぐ通路の代表的 断面積、Ｌは通路の長さ、そしてｃは局部音速、 （ｉｖ）局部自然周波数に関する値又は制限が段階（ｉ）で規定されている場合 には、その値又は制限を段階（ｉｉｉ）で決めたｆ_eと比較する、 （ｖ）次式によって、装置で得られる全音響減衰量ΣΔｄＢを近似する。 但し、ｎはガスフローの断面積変化の全数、Ａ_iはガスフローの断面積のｉ番 目変化に於ける比較的高位断面積、ａ_iはガスフローの断面積のｉ番目変化に於 ける比較的低位断面積、ｋは実験的に決めた定数、 （ｖｉ）装置の全音響減衰量に関する値又は制限が段階（ｉ）で規定されている 場合には、その値又は制限を段階（ｖ）で決めたΣΔｄＢと比較する、 （ｖｉｉ）段階（ｉｖ）及び（ｖｉ）で行った比較で、段階（ｉ）に於いて規定 した制限が十分でないことが分かったら、段階（ｉｉ）で設定したパラメータの 値を更新し、段階（ｉ）で規定した制限が達成されるまで、段階（ｉｉｉ）〜（ ｖｉｉ）を繰り返す。 ９７．一以上の前記少なくとも一つの遷移断面に於ける静圧の増加又は減少を 近似するために公知の近似式を適用する段階を更に含む請求項９５又は９６に記 載の方法。 ９８．請求項９６の段階（ｉ）に於いて、装置に関する圧力損失に所定の制限 又は値を割り当て、この装置に関する圧力損失の所定の制限又は値が達成される まで、請求項９６の段階（ｉｉｉ）〜（ｖｉｉ）を繰り返す請求項９６及び９７ に記載の方法。 ９９．前記パラメータが相互に最適化されるまで、請求項９６の 段階（ｉｉｉ）〜（ｖｉｉ）を繰り返す請求項９６〜９８の何れか一項に記載の 方法。 １００．Ｋの値は５〜７の範囲である請求項９５〜９９の何れか一項に記載の 方法。 １０１．Ｋの値は６〜６．５の範囲である請求項１００に記載の方法。 １０２．Ｋの値は６．２５である請求項１０１に記載の方法。 １０３．少なくとも一つの共鳴チャンバを含み、このチャンバはその中に囲わ れた吸音材の有無に拘わらず、少なくとも一つの通信経路を介して前記少なくと も一つの音響チャンバの一つと交信するように構成された装置の場合、少なくと も一つの共鳴チャンバの体積、及び同チャンバの幾何学的形状、並びに通信経路 を、前記フローシステムの周波数の前記音響チャンバによって達成される音響減 衰を補足するように選択した中央減衰周波数を持つように調整する段階を含む請 求項９５〜１０２の何れか一項に記載の方法。 １０４．少なくとも一つの共鳴チャンバの体積は、例えば置き換え可能な調整 手段による調整が可能であり、与えられた範囲内で、種々の中央減衰周波数を用 意出来るように少なくとも一つの共鳴チャンバの体積の範囲を調整することを含 む請求項１０３に記載の方法。 １０５．追加音響減衰を用意する目的で、前記ケーシングに一以上の共鳴チャ ンバ（６０）を含む装置に於いて、選択された中央周波数を持つ共振器として前 記共鳴チャンバの体積を設計することを含む請求項１０３又は１０４に記載の方 法。 １０６．通過するガスフローの音を消す方法であって、請求項１〜７９の何れ か一項に記載の少なくとも一つの装置を介してガスフローを導く方法。 １０７．ガスは請求項８０〜９１の何れか一項に記載のフローシステムを流れ る請求項１０６に記載の方法。