PJ3009202230 発電機防音ボックスをなぶってみる
PJ3009202230 Soundproof type generator box.
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発電機防音ボックスの自作製作要領へ飛ぶJamp to the product manual.
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試作時のぼやき
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発電機はやはり防音箱の開発に時間がかかっています。
排気の方法がポイントの様です。
計算ではナフサ1kgを燃やすと１３立方メータ弱程度の燃焼ガスが出る様です。
ガソリンの成分は混合成分で炭素水素の比率が様々の様ですが、ここはナフサ100%として考えています。
ほとんどは空気を吸入時酸素と一緒に入った窒素ですが、高温で、猛毒の一酸化炭素を含み、当然二酸化炭素や窒素酸化物も含みます。これを防音箱よりどうやって出すかが問題です。
さらに、防音箱をいちいち外に運びだし、電線をつなぐ様な手間を取りたくない。（絶対重くなる。）できれば室内に置きたい。しかし、COで死にたくない。且つこの小さい車体のどこに載せるの。？音は防げるの？重さは積載可能なの？
矛盾だらけになってしまいます。
結局、何かをあきらめるしかない。何をあきらめるか??
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WEBの上の猛者たちは、発電機本体の能力をうまく利用しています。
エンジンの排気圧はかなり高く、吸気側と排気側をうまく分離密閉すれば、何もしなくて排気できることになります。且つ、最近の発電機のエンジンは、エンジンの冷却もこの吸気に含んでいる。したがって、排気側をやわらかく、且つ吸音し、且つ高温に耐えるもので分離しようとしています。
言葉では簡単ですが、これが結構困難。発電機の外形はこんなことを考慮していないので、複雑な外形をうまく包み密閉する必要がある。
且つ発電機には、リコイルを引いたり、チョークの操作、ガソリンの給油、オイル追加、メンテナンスなどの作業が必要になるため、箱より容易に取り出せるような工夫、または、操作のための窓が必要になる。
したがって、箱は特定発電機の専用の箱になるし、発電機は吸気側と排気側を分離密閉でき、問題無い機種に限られることになります。
箱からの出し入れも、分離密閉壁に気を使いながら、隙間が出来ぬように注意を払いながら置く必要があります。
隙間ができると、排気側は陽圧ですから、吸気側に流れ込み、悪さをすることになります。
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これも少し気に入らない。どんな発電機でも使用できるようにしたい。
また、通気のためにどうしても開口が必要になります。防音のためにはこの開口部を迷路状にして経路を長くとり、吸音する必要があります。このために排気側に抵抗がかかると、エンジンの排気圧より、多分、エンジン冷却用ファン？？ の陽圧は低いはずですから、冷却用ファンが閉め切り運転状態になり、冷却能力を落とす様なことが生じます。
マフラーに直接別途サイレンサや金属製フレキパイプで配管する猛者もいますが、マフラー形状やその後の排気経路はエンジン燃焼に深くかかわるとの昔の古いカビついた知識があり（本当かどうかしりません。また、意外に、この場合は、ぜんぜん問題無いのかもしれません。つまりマフラー形状にはノウハウが在るとの先入観で、いじるのに二の足を踏んでいるだけです。昔、単車のレースで、ある職人が特殊なマフラー形状で大企業と互角に張り合った等との伝説が潜在意識に刷り込まれいるのです。）手をだしたく無い。
発電機を出し入れするたび、いちいち排気管にパイプを接続するのも面倒。もしもこのパイプが破損や、なれない接続の不良で、はずれるなんてことも考えたりすると...!!
しかし、多量の熱を逃がすには、マフラー出口に管をつけ、外部にガスを誘導するのが一番なのですが...知人は少しくらいの排気抵抗は問題ないとも言っているので試して評価するしか無い様です。
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WEB上の防音ボックスの価格も、２０万超えるなんて、ちょっと、手が出ない。ただの箱なんですよ。なんでeu16i が１５万弱で手に入るのに、箱が２０万超えるわけ？
磨き材のステンレス板を板金職人と溶接職人でつくれば、ちょっとした工芸品になってしまいますが、工芸品の価値を認めるか否か？
認めれば逆に安いとも思えます。
が、貧乏で見栄えをまったく気にしない輩からすると...何とかしてくれ..！となってしまいます。やっぱりここは自作でしのぐのが正解の様です。
そこで、トラキャンの製作で使用したパネルで防音ボックスを作ることにしました。自由に各々の隔壁を設計でき、取り付け位置の変更なども簡単で、試作するにはもってこいです。
断熱材の変わりに、吸音材を取り付けます。
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また、この吸音材の選定をどうするか？？
最新の吸音材を調べてみると軽くて高価です。しかし重量を無視し、厚みで吸音効果を比較すると、昔から使われているロックウールの方が広い周波数帯で高い吸音効果を持つように思えます。価格も格段に安く、熱にも強い。ただ使い方が難しい。最新の吸音材は車や航空機などの高付加価値で軽量化が直接コストに反映するような物に合っているようで、今回のようなローテク製品には合わないのかも？？
ロックウールは細かい繊維が飛び散り、皮膚に付着しチクチクする不快感を生じさせます。アスベストとは異なり、発がん性は無いにしても、吸わないに越したことは無くマスクをかけての作業になります。
細かく破損させないように注意し切断します。表面をガラス繊維で覆ったものがありますが、高価で、形状を合わせるために切断すると意味を持たなくなります。
そこで、切断したロックウールを、自分でガラス繊維のクロスで覆ってしまいます。このようにパネル化したロックウールをアルミフレームパネルに固定します。
吸音材は高周波の吸音に関しては比較的効果的ですが、低周波の吸音は難しいものがあります。もともと、発電機は地面の上に置くものですから、低周波は地面に逃がすことを前提にしているようです。さて、この低周波をどうするか？？
できれば、最近の電力事情に合わせたバックアップ電源としても使用できる様にするには、マンションなどのベランダに設置できるくらいの消音がしたい。これには低周波のカットが重要になります。低周波は硬い構造物を伝わりやすく、時に、変なところで共鳴したりします。
さてどうするか？？あきらめるか？？でもベランダに設置するのなら比較的重くなっても許されるかも。
同じ形状で、トラキャンにも、バックアップ電源用にもとの欲張った考えは無理のようです。主になるユニットを共有として、これに、それぞれの適合するユニットを追加して対応するのが賢明のようです。トラキャンには高い防音性よりもなるべく軽くを選定し、バックアップには、少し重くても高い防音性を選択することになりますか...!
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しかし、根本的な問題が.....!
最大の問題は、私は最新の発電機を所有していないとのこと。これでは話にならない。
購入依頼は妻に軽く却下され、認可には時間が必要の様。
この位であきらめては何もできない。
そこで、今手持ちの旧式２サイクル発電機スズキ製（１５年ほど前、知人よりにもらったもの。とってもうるさい。且つ正弦波でもなく、６．５Aしか使用できないし重い。ウインドファンは絶対駆動できない。）
これを防音箱に入れて、ほとぼりが冷めるまで使用することにする。
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これは、最新式にくらべ防音箱に入れるのがとても難しい。が、いろいろ試し、大切なポイントを得るには最適かも...?(壊れても惜しくないし...）
これができれば、将来購入する、最新のホンダ製だろうがヤマハ製だろうが、日本テクノ製だろうが問題を解決する基礎にはなるはず???
当然箱は、これらの機種に対応できる構造にしておけば良い。
と、勢いはよかったが、実際試してみると本当に難しいものがあります。最新式の４サイクルエンジンに比べ、２サイクルは発熱量も多い様で冷却するのが滅茶苦茶に困難。
（そう言えば、昔、乗っていた50ccの空冷２サイクルバイクを真夏に坂道で酷使すると、数時間でオーバーヒートして吹けなくなっていた。その後、ほとんどが水冷化されてしまった。やっぱり風で冷やすには相当の風量が必要なのか？
多分、風での熱伝導量を算定する方法があるはず。しかし探すより実際やった方が早いか？）
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一応想定して、WEB上に掲載されているようファンの送風量ではまかなえないはずと思い、数倍の送風量と陽圧の得られるであろう機器を選定したが、箱内の温度が上がりすぎる。
排気管は延長し排気専用の消音室に誘導し、音と熱を防ぐ様にしてみたが、こちらはあまり問題なく出来る様です。発電機本体になんの細工もしない様に、延長する方法を模索します。（当然、部品を溶接するなんて職人芸はできないのでやらない。）こちらの温度と音、そして管の延長方法を最初気にしていましたが、あまり問題無く解決できそうです。(あくまで、今回の場合)
問題は、燃焼室直後のマフラーの高温です。考えたらここが一番高温にさらされます。
この発電機も送風機を内蔵している様で、(自分の主軸に連動するファンがあり、相当の風量と陽圧を持っている。)一応ここを風で冷却していますが、この熱風と、高温のマフラーの放熱量が半端ではない。これを箱から排出するにはドンだけ送風してやればいいんだ??
こいつは、最新式のように外部ケースで熱風を後方に誘導して排出しているのではなく、周囲に拡散させているため、吸気側と分離できない。
防音箱が排出誘導経路となる必要があります。
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こりゃ使えねーかも???。
大切なのは、排気ガスの排出より、エンジンを冷却後の熱気をどのように排出するかの方でした。排気ガスの量を毎分あたりで計算し、この数倍の換気能力を選定し、且つ、吸気と排気経路の迷路化による抵抗を考え、工業用のプレート式ブロアを取り付け、マフラーの付近に吹きつけてみましたが.....５分もすると箱のなかで燻製が出来るくらいの温度になり、在るWEBで言っていた、この熱を利用して簡易温水器でも作ろうか？とでも思うくらいになります。
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排気ガスを分離排出しても結果は同じ様。
いろいろ試してみると、１０から１５立方メートル毎分程度の排出量が必要の様。
こんな量で且つある程度の陽圧（出来れば、30mmAq以上の程度は必要と思われます。）なんてブロアを選定するなら、最新式の発電機の購入費にまわした方が良いし、消費電力量が300Wなんてことになり、650Wしか使えねーのにその半分を自分の冷却に使用することになる。
斜流ファンと言うものがある様ですが、やはり高価。
そこで、陽圧をあきらめ、台所につける換気扇を選定します。3,000円なり。
結果、排気吸気経路に隔壁を付けるととたんに風量が落ちます。
結果、隔壁を取り省くととたんに音が大きくなります。
吸気側1mで簡単に測定すると、発電機裸で77～78dbなのが、隔壁1枚付の箱で、60～61dbまで下がっていたのが、これを省くと65～68db程度に跳ね上がります。
さて、通気性を保ちつつ、防音効果を上げるにはどうするか？
何をあきらめるか???
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まず、排気管を細工して排気ガスの分離を行うと効果的なのは予想がつきます。
排気圧は高いので、経路が迷路状で吸音材で周囲を囲った経路にしてもあまり圧力損失を考えなくても良いようです。
問題はエンジン冷却後の空気ですが、非力な換気扇の風量を見極めながら、隔壁の開口形状と、位置を調整し最適化するしか無いようです。
最新の発電機の外形をウレタン等で押さえ、排気と吸気を分離し、排気側の経路を細工して消音する方法は、最も理屈に合っていそうです。これらの冷却ファンも本体の出力軸に連動していると考えられますから、相当の陽圧と風量をもっているはずです。
これをうまく吸気側にもらざず、吸音経路を通せば良いようです。
ただ、ファンの形状で吸気側に抵抗があるととたんに風量が落ちるものがあるようです。ここら辺の知識は疎いのですが、陽圧で使用するのが有利なファンと負圧で使用するのが有利なファンがあるはずです。最新の発電機を使用する場合、吸気抵抗が増えたときに風量が落ちるとエンジンの冷却効率がおちます。
どの程度の抵抗まで許され、どの程度の冷却空気が必要なのでしょうか???
WEB上の作品を見てみるとあまり大きな風量を必要としていないようですが...?
やってみるしかないようです。
後日購入時、再考するとして、まずは、このうるさいのをなんとか料理することに..
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これらが解決しても、トラキャンに乗せる方法がまだ、未解決です。
構想では、外部側面に引き出しを設け、使用時、外に外に引き出し起動します。走行時は、発電機を室内側に押し込みます。これならいちいち重い箱を運ばなくても良く、停車時の室内を発電機に占領されることがなくなります。
当然こんなことは最初考慮せずトラキャンを設計してるので、切った貼ったの改造が必要になります。主メンバーのアルミフレームを切断する必要がありそう。
いろいろやってみましたが、やはり風量を稼ぎながらの防音は難しい。せめて1mで55db程度をとも思いましたが、この発電機では無理の様。
60db台であきらめ使用出来る環境を選ぶしかないようです。
しかし要点の洗い出しには役にたち満足。
発電機で遊ぶのはこの程度にして、いよいよこれを載せ込む改造をするつもりです。
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冷却用の空気経路は隔壁無しででっかい開口があります。これでは高い防音効果を期待するのは無理。
排気口からの騒音ばかりではなく、燃焼室出口からマフラー内での膨張時の音がマフラーの薄い板や、本体の周囲の冷却カバーなどを振動させ、音が出ているらしく、排気を防音室に誘導し音を下げるだけでは50db台は困難の様。
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デフレスパイラルなのか最近、高出力で安価な発電機が販売されています。
うれしいことなのか悲しいことなのか？余談にはなりますが、日本の財政に関し経済学の権威といわれる学者の意見がまったく正反対のことを言っているのは工学系を歩いてきた者には理解しがたい。宇宙物理学や素粒子等の世界になるとまったく正反対の意見も存在したりしますが、将来理論的に決着をつけることができるものとおもいます。
経済学って”やってみなけりゃわからない。どうなるかは時の運。結果に理屈をつけて正論にすりゃいい！！”って感じを持ってしまうのは私だけでしょうか？
これって博打打ちですよ。でっかい博打を自分の懐を痛めずやってる連中がたくさんいるわけ？？これって私の偏見？
で、個人的には発電機の購入を財務大臣に依頼し、許可をえることができ、最安値の発電機を購入しました。当然、有名メーカーでは無く、販売会社のPB品ではありますが出力3kVAもあり、６万円を切る価格。５万円を切る、理由あり品を狙いましたが、こちらは時すでに遅く売り切れ。
どうせこのくらいのエンジンは枯れた技術の集積だろうと推測し、壊れたら自分でばらして修理すればいいだろうくらいの軽い気持ちで購入。でも、インバータ基盤がやられたら困る。でも、販売店の国内修理可能との表記もあるし？？基盤は交換できるだろう等と勝手に想像。
何よりもメーカー品の半分以下の価格がこの貧乏輩の気持ちを強く動かし、且つこの高出力。安物買いの銭失いか？
トラキャンの載せ込み引き出し台の設計をちょい止め、この発電機と防音箱をマッッチングさせようと思います。
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さてどの程度の騒音まで下げられますか？
目標はやはり1mで40db台。これは困難か？？
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ゲ。これってeu16iよりだいぶでかい。今の試験箱では入んねーじゃねーか。
音もでかいかな？数値的にはあまり変わりないようですが。
しょうがねー。また改造改造。
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やっと図面にめどがたった。ただの箱で簡単そうだけど結構むづかしい。構造は前回の失敗を参考に大幅に変更。と言うか完全に新規設計に...!
こりゃ数ヶ月かかるわ...!!ま、のんびりやるか。
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設計目標は
強制排気無し。(WEB上だとオリエンタルだと思うけど制御盤用排気ファンを数台付けてるけど、有効なのかなー？複数つけると、もし1台がお釈迦になると、このファンの開口から、もう一台が逆流させないのかなー？それに風量はあるけど圧力がほとんど無いので抵抗があると、とたんに風量が落ちるはずなのだけど..?これは前回実験済みで、閉め切り運転状態になりファンの回転は逆に速くなる。ファンは回っているど仕事をしていない。ううー、わからない。）
簡易防水。（完全防水は構造上めちゃ困難。風の無い雨程度にたえられる様。風のひどいときにはカッパでもかぶせるか？）
排気ガスの分離及び分離消音。（簡単に排気管をつなげられる構造に）
低周波を極力吸収。
（周波数分析計がほしいが個人で手に入れられるものでは無いので、テーブルに水の入ったコップでも置いて比較するか...?? WEBで3D加速度センサーを秋葉で購入し、これをA/D変換後パソコンで記録、それをフーリエ関数使用して分析するなんて猛者がおられるようで...電子系数学系に強いのはうらやましい。俺も若いとき酒ばかり飲んでなくて少し勉強しとけきゃ良かった。光陰矢のごとく学なりがたし）
冷却後の温風と吸気側を分離しない構造（こうするといろんな発電機が使える。けど、これは無理か？テストできる設計にはなっている。やってみなけりゃ判らない。）
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とうとう大手メーカー純正品の防音箱がでました。10万円を切る価格。
ウーーもうちょっと安くならないのかな...でも、メーカーのPL法とかあって難しいのかな。それに、これ俺のには使えねーじゃねーか...??
そのうち、いろんな発電機に合わせて種類を増やしてくれるかな？？
それに、1.6kVAはいまでは中くらいの出力でどうせ買うなら、やっぱり、やばいかもしれねーが、3kVAだぜ!! やばくなけりゃ面白くない...等と無理やり自分で自分を納得させ、銭失いを慰める。
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WEB上で見るとさすが、きれいでうまくまとめている。さすが、うまい...!。スライド機構は俺も使ってるけど、ちと違う方法で使用している。俺の使い方の方が変わっていて面白いかも。等と機械屋は自分の方が絶対良いと思い込みたがり、とんだ失敗を良くやらかす。多分スライド機構を選定した理由は俺と同じ理由だろう。
こっちは何から何まで自分で作れる様な設計だから、どうしても資材費は上がるし、形状は無様になりがちである。曲面などとんでもはっぷんである。うらやましいな...！！
防音箱なのに騒音の測定数値がないのはいただけないな。確かに、好音化は一つの手だけどキャンピングに使用したり、住居でのバックアップにははやり極力消音が必要になる。音質は比較的不快感を感じさせない。あくまでWEB上のデータを聞いての感想だけど。たぶん高周波を切っているのでしょう。
しかし、どのくらいのレベルであるかは表記してほしい。
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しかし、この好音とは感性的な問題で、F1のエンジン音をサーキットで聞けば爽快だけど、そのサーキットが自宅のすぐトナリにあれば、コースに夜中穴を開けたくなるだろう。人や個人の環境によっても変化する。
本当に音は難しい...!!
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やっと3Dで組みあがった。いつも苦労するのはボルトの選定で、これが馬鹿にならない。個人で購入すると1本30円～150円もする。４，５本もあると牛丼が食えるほである。工場にいるころ、落ちていても見向きもしなかったが、個人で購入するとなるとその価値が身にしみる。
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