JPH0777991A

JPH0777991A - アクティブ型消音装置

Info

Publication number: JPH0777991A
Application number: JP5173644A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sanada; 幸男真田
Original assignee: Hibiya Engineering Ltd
Current assignee: Hibiya Engineering Ltd
Priority date: 1993-06-22
Filing date: 1993-06-22
Publication date: 1995-03-20

Abstract

(57)【要約】【目的】高温雰囲気中でも使用することができ、十分
に低周波騒音を消去することができるアクティブ型消音
装置を提供すること。【構成】消音すべき排気ダクト１の適宜位置にダクト
１内騒音を捕捉するセンサマイク２を取り付け、該セン
サマイク２の下流側の適宜離隔した位置にスピーカ装置
５を取り付け、さらに下流側にエラーマイク６を取り付
ける。スピーカ装置５はダクト１の透孔部1aに臨んでパ
ッシブラジエータ11を有し、該パッシブラジエータ11と
共振空間13を挟んでドライブスピーカ12を有し、該共振
空間13にはヒートパイプ14やフィン15などによる冷却手
段を設けてある。センサマイク２で捕捉された被消去音
Ｓの波形信号がコントローラ３で解析されて、増幅器に
対して干渉音信号を出力し、スピーカ装置５が該信号に
よって駆動され、被消去音Ｓと干渉音とが干渉し合って
打ち消し合う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、特に騒音に対して、
振幅が等しく、位相が逆となった付加音を放射して、音
波の干渉によって該騒音を低減するために用いられるア
クティブ型消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、室内環境を音場の面から快適にす
るために、雑音などを消去するための消音システムが注
目されている。消音システムとしては、例えば空調装置
の送風機騒音を消去するためのものとして、空調用ダク
トの適宜箇所に消音エルボや吸音ダクトなどパッシブ型
消音装置である吸音材型消音装置が配設されたものがあ
る。しかし、この吸音材型消音装置によって低周波数域
の騒音まで消去しようとすると、消音装置の設置空間を
広く必要とするとともに、装置重量が大きくなってしま
い好ましくない。そのため、低周波数域の騒音を消去す
るための装置としてアクティブ型消音装置が開発され、
用いられている。

【０００３】このアクティブ型消音装置は、ある一つの
音波（被消去音）に対し、該被消去音の音波と等しい振
幅で位相が逆となっている音波（干渉音）を放射する
と、これら被消去音と干渉音のふたつの音波が干渉し合
って打消し合い、消音されるものである。このため、干
渉音を発生するための音源や被消去音の振幅や位相を検
出するための検出部などを必要とする。音源としてはス
ピーカが用いられ、検出部としてはセンサマイクが用い
られる。

【０００４】このようなアクティブ型消音装置は、劇場
や会議場、図書館などの空調装置の送風機騒音を消去す
るために、空調ダクト内を流通する空調空気に対して干
渉音を放射するように設けられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来のアクティブ型消音装置は、送風機騒音の防止な
どのように雰囲気温度が常温にある箇所に配設されてい
るもので、雰囲気温度が高温にある箇所、例えば発電プ
ラントやボイラプラントの排気ガスによる騒音を消去す
るには適しなかった。これは、干渉音を放射する上記音
源としてのスピーカに耐熱性を期待できないためであ
る。すなわち、上記検出部としてのセンサマイクなどは
断熱処理を施しても増幅器を通すことによって十分に被
消去音を検出することができるのに対し、スピーカに断
熱処理を施してしまうと、スピーカの出力を大きくしな
ければならず、スピーカやスピーカの駆動装置が大型化
してしまい広い設置空間を必要としてしまうからであ
る。

【０００６】そこで、この発明は、干渉音源としてのス
ピーカに耐熱性を具備させて、タービンやボイラなどの
高温の排気ガスによる騒音を十分に消去することができ
るようにしたアクティブ型消音装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの技術的手段として、この発明に係るアクティブ型消
音装置は、被消去音を伝播させる気体が流れる管路の適
宜位置に配設され、該被消去音を捕捉するセンサマイク
と、上記センサマイクの下流側に、上記管路に形成した
透孔部に臨んで配設され、センサマイクで捕捉された被
消去音に応じた干渉音を放射するスピーカ装置と、上記
スピーカ装置の下流側に配設され、当該箇所における管
路内の音を捕捉するエラーマイクとからなり、上記スピ
ーカ装置は、筐体の上記透孔部側端部にパッシブラジエ
ータを備え、該パッシブラジエータから適宜離隔した位
置にドライブスピーカが配設されていることを主たる特
徴とし、上記パッシブラジエータとドライブスピーカと
の間の共振空間内空気を冷却する冷却手段を備えている
こと、さらに、前記管路と前記ドライブスピーカの背後
部空間とを連通管によって連通させたことも特徴として
いる。

【０００８】上記被消去音は、例えば発電プラントやボ
イラプラントのタービンやボイラの排気ガスを通すダク
トや煙突などの管路中における騒音であり、上記干渉音
は該被消去音と振幅が等しく、位相が逆となっている音
波からなる。

【０００９】また、上記パッシブラジエータとは、駆動
部を具備しない振動板からなり、該振動板が共振空間を
隔てて設けられたスピーカの振動に共振して振動するこ
とにより音を放射するもので、特に低周波音の放射に適
している。そして、このパッシブラジエータの材質は排
気ガスの温度に応じて耐熱性を期待できるものを選択す
る。また、該パッシブラジエータの背面側からの放熱を
極力抑制して上記共振空間内の温度上昇を抑制するため
に、パッシブラジエータの背面に断熱材を貼着してもよ
い。さらに、ドライブスピーカのコーンの前面にアルミ
箔などを貼着して遮蔽処理を行なってもよい。

【００１０】さらに、被消去音を伝播している高温流体
の圧力変動が大きい場合には、管路内とドライブスピー
カの背後部空間とを銅管などで連通させて、管路内圧力
とドライブスピーカの背後部空間の圧力、および該背後
部空間を介して間接的に共振空間内部の圧力との均衡を
保つようにする。

【００１１】

【作用】前記センサマイクによって被消去音が捕捉さ
れ、その振幅と位相が検出されると、それと等しい振幅
で位相が逆となっている干渉音が演算され、該演算結果
に基づいて、増幅器を介して適宜に増幅されて前記ドラ
イブスピーカが駆動される。ドライブスピーカが駆動さ
れるとそのコーンの振動によって前記共振空間を介して
パッシブラジエータが振動する。このため、該パッシブ
ラジエータから干渉音が管路内に放射され、被消去音と
該干渉音とが干渉して打消し合い、消音される。

【００１２】また、前記エラーマイクでは消音された管
路内騒音を捕捉するから、適宜に消音されていない場合
にはその情報をフィードバックして干渉音に補正を加え
る。

【００１３】管路内を流れる高温流体に接触している部
分はパッシブラジエータであり、ドライブスピーカは直
接接触していない。しかも、パッシブラジエータとドラ
イブスピーカとの間の共振空間には冷却手段が設けられ
ているから、ドライブスピーカへの伝熱が極力抑制され
る。なお、冷却手段としては、ヒートパイプや放熱フィ
ン、水冷冷却コイル、空冷冷却コイルなどを用いること
ができる。

【００１４】さらに、管路とドライブスピーカの背後部
空間を連通させることにより、これらおよび上記共振空
間内の圧力差を小さくして、スピーカ装置の機能低下を
抑制できる。

【００１５】

【実施例】以下、図示した実施例に基づいて、この発明
に係るアクティブ型消音装置を具体的に説明する。

【００１６】図１はこのアクティブ型消音装置を、ター
ビンなどから排出された高温流体を排出するための管路
である排気ダクト１に配設した状態を示す概略図であ
り、排出された高温流体は図１において矢標Ｐで示す方
向に流れる。そして、この高温流体を介してタービンの
駆動によって発生した騒音が伝播されており、該騒音が
消去されるべき被消去音Ｓとなる。排気ダクト１の適宜
位置にはセンサマイク２が配設されており、該センサマ
イク２によって被消去音Ｓが捕捉される。このセンサマ
イク２の出力信号がコントローラ３に送出されており、
該コントローラ３によって被消去音Ｓの振幅と位相が検
出されるとともに、該被消去音Ｓの振幅と等しい振幅
で、位相が逆となっている干渉音に係る信号を出力す
る。

【００１７】上記センサマイク２の下流側にはスピーカ
装置５が配設されている。そして、上記コントローラ３
の出力信号が増幅器４を介して該スピーカ装置５に入力
されている。

【００１８】また、スピーカ装置５の下流側にはエラー
マイク６が配設されており、スピーカ装置５を経由した
排気ダクト１内の流体の音を捕捉しており、該捕捉され
た音に係る信号が前記コントローラ３に入力されてい
る。

【００１９】さらに、前記センサマイク２の上流側には
吸音材型消音装置７が配設されており、排気ダクト１内
の騒音から高周波域の部分Ｓ₁ を消音している。すなわ
ち、タービンで発せられた騒音からこの高周波域の部分
Ｓ₁ が除かれた部分が低周波域の被消去音Ｓとなる。

【００２０】図２は排気ダクト１に取り付けられた前記
スピーカ装置５の概略断面図で、排気ダクト１の該スピ
ーカ装置５が取り付けられる部分には透孔部1aが形成さ
れており、この透孔部1aの外側周縁部にはフランジ部1b
が形成されている。

【００２１】スピーカ装置５は、筐体10にパッシブラジ
エータ11やドライブスピーカ12などが収容されて構成さ
れている。また、筐体10の開口部10a の外側周囲には上
記フランジ部1bと重畳して該筐体10を排気ダクト１に固
定するためのフランジ部10bが形成されている。

【００２２】上記パッシブラジエータ11は、薄板を中空
のほぼ円錐台形で下面が開放された形状に形成され、該
ほぼ円錐台形の上面を筐体10の内部側に位置させ、該ほ
ぼ円錐台形の下側縁部のエッジ部11a を筐体10の開口部
10a の内側周縁部に止着することにより、筐体10の開口
部10a の近傍に該開口部10a を閉じる状態に支持されて
いる。したがって、このパッシブラジエータ11は排気ダ
クト１の透孔部1aで排気ダクト１内を流れる高温流体と
接触している。このため、該パッシブラジエータ11は耐
熱性を備えた材質、例えば耐熱性金属板や炭素繊維板な
どによって形成する。また、パッシブラジエータ11の筐
体10の内部側を臨んだ面即ち背面には該パッシブラジエ
ータ11の背面からの放熱を抑制するために断熱材11b な
どを貼着して断熱処理が施されている。上記エッジ部11
a にはコルゲート加工が施された金属製の薄板を用い
て、耐熱性を備えさせるとともにパッシブラジエータ11
が大きな振幅で振動することを許容するようにしてあ
る。なお、該エッジ部11a にさらに大きな耐熱性を備え
させるために、コルゲート加工した２枚の金属製の薄板
を重畳し、その間にセラミック粉末などの制振材を封入
した積層構造にすることもできる。

【００２３】そして、上記パッシブラジエータ11から適
宜に離隔した筐体10の内部にはドライブスピーカ12が、
そのコーンの前面をパッシブラジエータ11に指向させ
て、筐体10の内部に設けられたバフル板10c に取り付け
られている。こられパッシブラジエータ11とドライブス
ピーカ12との間は、密封された共振空間13とされてい
る。また、ドライブスピーカ12のコーンの前面にはアル
ミ箔などを貼着して遮蔽処理が施されている。

【００２４】また、上記共振空間13に冷却手段としての
ヒートパイプ14が筐体10の一部に差し込まれて共振空間
13の内部を冷却するようにしてある。図３はこの冷却手
段としてフィン15を用いたものを示している。冷却手段
としてはいずれの構造であっても構わず、冷却効率や所
要動力、保守性、コストなどを考慮して最適な構造とす
ればよい。

【００２５】そして、図２に示すように、排気ダクト１
の内部とドライブスピーカ12の背後部空間16とを連通管
17によって連通させてある。この連通管17は排気ダクト
１内の圧力と背後部空間16内の圧力を均衡させるための
もので、銅管など熱伝導性の良好な材質を用い、適宜な
長さとすることにより、連通管17内部が冷却されて背後
部空間16の内部温度を上昇させないようにすることが望
ましい。

【００２６】以上により構成したこの発明に係るアクテ
ィブ型消音装置の作用を、以下に説明する。

【００２７】図１に示すように、タービンの排気ガスが
排気ダクト１内を矢標Ｐ方向に流れて吸音材型消音装置
７を通過すると、排気騒音のうちの高周波成分Ｓ₁ が消
去されて低周波成分からなる被消去音Ｓが残留する。こ
の被消去音Ｓがセンサマイク２によって捕捉されると、
この被消去音Ｓに係る信号がコントローラ３に入力され
る。このコントローラ３では被消去音Ｓの波形信号が解
析されて振幅と位相が検出され、該被消去音Ｓと等しい
振幅で逆位相の信号が出力される。この信号が増幅器４
に入力されて適宜に増幅されドライブスピーカ12を駆動
することになる。したがって、該ドライブスピーカ12か
らは被消去音Ｓと同振幅で逆位相の干渉音が発せられる
ことになる。なお、コントローラ３ではセンサマイク２
とスピーカ装置５との間の距離による遅れや、ハウリン
グを生じないことなども加えられて演算され、最大効果
を期待できる干渉音に係る信号を出力することになる。

【００２８】ドライブスピーカ12から発せられた干渉音
は共振空間13を介してパッシブラジエータ11を振動させ
るから、該パッシブラジエータ11によって排気ダクト１
内に干渉音が放射される。このとき、前記センサマイク
２によって捕捉された被消去音Ｓがパッシブラジエータ
11の前方を通過すれば、被消去音Ｓと干渉音とが干渉し
合う。そして、これら被消去音Ｓと干渉音とは同振幅で
逆位相の関係にあるから、これらが干渉し合うことによ
って打ち消し合い消音される。

【００２９】さらに、排気ダクト１内を伝播してエラー
マイク６の部分を通過すると、消音された消去音Ｓ₀ が
捕捉される。そして、この消去音Ｓ₀ に係る信号が前記
コントローラ３に入力されて、該消去音Ｓ₀ の騒音レベ
ルが不十分である場合にはコントローラ３によって出力
される上記干渉音に係る信号に補正が加えられ、該補正
された干渉音信号が出力されることになる。

【００３０】排気ダクト１や煙突の内部温度は広範囲、
例えば100〜600℃で変化しており、センサマイク２やス
ピーカ装置５、エラーマイク６などには耐熱性が要求さ
れる。センサマイク２とエラーマイク６は断熱材で包む
などによる断熱処理を施しても、これらマイク２、６の
出力を適宜に増幅することによってコントローラ３によ
って処理するのに十分なレベルの信号とすることができ
る。しかし、スピーカ装置５を断熱材などで包んでしま
うと、スピーカ装置５の出力を該断熱材を通した後でも
被消去音Ｓと十分に干渉する大きさとしなければならな
いから、スピーカ装置５が大型化してしまう。ところ
が、この発明のアクティブ型消音装置の構造によれば、
排気ダクト１内を流れる流体に直接接触している部分は
上記パッシブラジエータ11であり、このパッシブラジエ
ータ11は駆動部を備えていないから、該パッシブラジエ
ータ11に耐熱性を具備させることは、スピーカのコーン
に耐熱性を具備させるよりも容易である。このため、ス
ピーカ装置５を大型化することがない。また、共振空間
13内はヒートパイプ14などによって冷却されるから、パ
ッシブラジエータ11の背面からの輻射熱がドライブスピ
ーカ12に伝達することが極力抑制される。さらに、パッ
シブラジエータ11の背面に、該パッシブラジエータ11の
動作に支障が生じない程度で断熱材11b を貼着すれば、
上記輻射熱がより抑制される。

【００３１】また、排気ダクト１や煙突などの内部圧力
の変化は広範囲、例えば−50〜200mmAqに亙っているか
ら、スピーカ装置５の取付位置における排気ダクト１内
圧力と共振空間13や背後部空間16との圧力差が大きい場
合には、パッシブラジエータ11とドライブスピーカ12と
の位置関係が所定の関係からずれてしまい、スピーカ装
置５が十分に機能しないおそれがある。しかし、連通管
17によって排気ダクト１内部と背後部区間16とを連通し
て圧力が等しくなるようにして、間接的に共振空間13と
排気ダクト１内部と背後部空間16との圧力差を小さくし
てあるから、スピーカ装置５の機能低下を極力抑制する
ことができる。なお、共振空間13には密閉性が要求され
ているが、許容されるならば該共振空間13と排気ダクト
１内部との間にも連通管を設けることもできる。

【００３２】さらに、排気ダクト１の内部圧力を検出す
る図示しない圧力センサや内部温度を検出する図示しな
い温度センサを設け、その出力信号を前記コントローラ
３に入力して、これら圧力データや温度データにより該
コントローラ３から出力される干渉音信号に補正を加え
るようにすることもできる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係るア
クティブ型消音装置によれば、ドライブスピーカの出力
により共振空間を介してパッシブラジエータを駆動する
ことにより、被消去音に対して干渉音を放射するように
したから、該被消去音を伝播させている高温流体と直接
接触する部分は上記パッシブラジエータとなり、ドライ
ブスピーカが高温流体に接触することがない。したがっ
て、パッシブラジエータに耐熱性を備えさせることによ
り、発電プラントやボイラプラントにおける排気ダクト
や煙突内を流れる高温流体に起因する低周波数の騒音に
対しても十分に消音機能を果すアクティブ型消音装置と
することができる。

【００３４】しかも、パッシブラジエータとドライブス
ピーカとの間の共振空間を冷却する冷却手段を設けたか
ら、ドライブスピーカへの伝熱を極力抑制でき、該ドラ
イブスピーカの耐久性を損なうことがない。

【００３５】したがって、ドライブスピーカを断熱材で
包むなどの断熱処理を行なわなくてよいから、スピーカ
装置を大型化することなく、設置空間を大きくするや設
置コストを上昇させることなく、高温雰囲気中で使用す
ることができるアクティブ型消音装置とすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るアクティブ型消音装置を排気ダ
クトに取り付けた状態を示す概略構成図である。

【図２】このアクティブ型消音装置のスピーカ装置の構
造を示す概略断面図で、排気ダクトに取り付けられてい
る状態を示している。

【図３】このアクティブ型消音装置のスピーカ装置の他
の構造を示す概略断面図で、排気ダクトに取り付けられ
ている状態を示している。

【符号の説明】

１排気ダクト（管路） 1a 透孔部２センサマイク３コントローラ４増幅器５スピーカ装置６エラーマイク７吸音材型消音装置 10 筐体 11 パッシブラジエータ 12 ドライブスピーカ 13 共振空間 14 ヒートパイプ（冷却手段） 15 フィン（冷却手段） 16 背後部空間 17 連通管Ｓ被消去音

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ０４Ｒ 1/28 ３１０Ｅ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被消去音を伝播させる気体が流れる管路
の適宜位置に配設され、該被消去音を捕捉するセンサマ
イクと、上記センサマイクの下流側に、上記管路に形成した透孔
部に臨んで配設され、センサマイクで捕捉された被消去
音に応じた干渉音を放射するスピーカ装置と、上記スピーカ装置の下流側に配設され、当該箇所におけ
る管路内の音を捕捉するエラーマイクとからなり、上記スピーカ装置は、筐体の上記透孔部側端部にパッシ
ブラジエータを備え、該パッシブラジエータから適宜離
隔した位置にドライブスピーカが配設されていることを
特徴とするアクティブ型消音装置。
【請求項２】前記パッシブラジエータとドライブスピ
ーカとの間の共振空間内空気を冷却する冷却手段を備え
ていることを特徴とする請求項１に記載のアクティブ型
消音装置。
【請求項３】前記管路と前記ドライブスピーカの背後
部空間とを連通管によって連通させたことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のアクティブ型消音装
置。