JPH094433A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マフラと電子消音装置とを備えた消音装置に
おいて、小型で、定在波やハウリング等の影響を受ける
ことのない消音装置を提供する。 【構成】 エンジン１０の排気音を伝搬させる排気ダク
ト３と、この排気ダクト３に結合されていて上記排気音
を収音する１次マイクロホン４と、排気ダクト３の上記
１次マイクロホン４の結合位置から上記排気音の伝搬す
る方向へ所定の間隔を隔てた位置に音波を放射する消音
用スピーカ６と、排気ダクト３の排気口３ａに設けられ
た２次マイクロホン７と、この２次マイクロホン７の出
力が最小になるように上記１次マイクロホン４の出力電
気信号を制御して上記消音用スピーカ６を駆動するコン
トローラ５とを具備する電子消音装置２に対して、上記
排気ダクト３の上記１次マイクロホン４と消音用スピー
カ６との間にマフラ１を配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばエンジン等の排
気ダクトに使用し、この排気ダクト内を伝搬して外部に
排出される排気音を減衰させる消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、排気ダクトから排出される排気
音を減衰させる方法として、パッシブ型消音器、即ちマ
フラを用いる方法と、アクティブ型消音装置、即ち電子
消音装置を用いる方法とが知られている。このうち、マ
フラは、減衰の対象とする排気音の周波数が低くなるほ
どマフラ自体の容積が大きくなり、即ち大型化してしま
うという欠点がある。しかしながら、例えば５００Ｈｚ
以上の比較的に高音域（高周波成分）の排気音を減衰の
対象とする場合には比較的に小型のものでも対応できる
ため、高音域減衰用として広く使用されている。

【０００３】一方、電子消音装置は、排気音に対して、
この排気音と実質的に等大で逆位相の音波を干渉させる
ことによって上記排気音を打ち消し、即ち減衰させるも
ので、上記マフラに比べて非常に小型化できるという利
点がある。しかし、この電子消音装置では、その処理
に、通常、ＣＰＵ（中央演算処理装置）やＤＳＰ（ディ
ジタル信号処置装置）等を用いたディジタルフィルタリ
ングが採用されているため、減衰の対象とする排気音の
周波数が高くなると上記ＣＰＵやＤＳＰ等の負担が大き
くなり、即ち高音域の排気音を消音するのには無理が生
じる。従って、この電子消音装置は、例えば５００Ｈｚ
以下の比較的に低音域の排気音を減衰の対象とする、所
謂低音域減衰用に適している。

【０００４】上記のように、マフラは高音域減衰用に適
しており、また電子消音装置は低音域減衰用に適してい
るので、これらのマフラ及び電子消音装置の両方を同時
に設けることによって低音域から高音域に渡る広い周波
数範囲において大きな消音効果を得ることのできる消音
装置を実現することができる。従来、このような消音装
置として、例えば図６に示すようなものがある。同図に
おいて、１０は騒音源、例えばエンジンで、このエンジ
ン１０から発生する排気音は、例えば５００Ｈｚ以上の
高音域消音用のマフラ１及び例えば５００Ｈｚ以下の低
音域消音用の電子消音装置２を経て排気ダクト３の排気
口３ａから排出されるように構成されている。

【０００５】マフラ１は、例えば図７に示すような吸音
形のもので、同図に示すように、周壁に複数の小孔１
１、１１、・・・が穿設された孔あき管１２と、この孔
あき管１２の外周を囲む空胴体１３と、この空胴体１３
と上記孔あき管１２との間に充填された吸音材１４とに
よって構成されている。また、孔あき管１２の中空部
は、排気ダクト３内と連通しており、即ち排気音の伝搬
する音伝搬路の一部を形成している。上記構成により、
このマフラ１は、孔あき管１２内を伝搬する排気音を減
衰させることができ、特に上述した５００Ｈｚ以上の排
気音に対して、例えば約３０ｄＢの減衰効果が得られる
ように構成されている。

【０００６】一方、電子消音装置２は、排気ダクト３の
上記マフラ１近傍に結合された１次マイクロホン（リフ
ァレンスマイクロホン）４と、この１次マイクロホン４
の出力電気信号を制御するコントローラ５と、このコン
トローラ５の出力信号により駆動され排気ダクト３内に
音波を放射する消音用スピーカ６と、排気ダクト３の排
気口３ａに配置された２次マイクロホン（エラーマイク
ロホン）７とによって構成されている。コントローラ５
内には、例えばＤＳＰによるディジタルフィルタが形成
されている。１次マイクロホン４は、エンジン１０の排
気音を収音する。１次マイクロホン４の出力信号に対し
ては、上記ディジタルフィルタによるフィルタリングが
施される。そして、消音用スピーカ６には、上記ディジ
タルフィルタの出力信号が供給される。上記ディジタル
フィルタのフィルタ係数は、排気ダクト３内の排気音に
対しこの消音用スピーカ６から放射される音波を干渉さ
せることによって、上記排気音を打ち消すように構成さ
れている。つまり、干渉点においては、排気音と消音用
スピーカ６から放射される音波とは等大で逆位相であ
る。

【０００７】更に、排気ダクト３の排気口３ａにおける
騒音レベルを２次マイクロホン７で検出し、この騒音レ
ベルが最小になるように、即ち外部に排出される排気音
が極力零に近づくように、上記ディジタルフィルタのフ
ィルタ係数が更新される。これにより、音伝搬路の音響
特性の変動や、消音用スピーカ６の特性の経時変化に追
随できる。

【０００８】なお、この２次マイクロホン７は必ずしも
必要なものではない。即ち、音伝搬路の音響特性の変動
や、消音用スピーカ６の特性の経時変化がなく、従っ
て、上記ディジタルフィルタのフィルタ係数を更新する
必要のない場合は２次マイクロホン７を設ける必要はな
い。

【０００９】また、消音用スピーカ６は、排気ダクト３
の１次マイクロホン４との結合位置から排気口３ａ側
へ、即ち排気音の伝搬する方向に向かって所定の間隔Ｌ
₀ を隔てた位置に配置されている。これは、コントロー
ラ５が１次マイクロホン４の出力電気信号を制御（処
理）するのにある程度の処理時間を必要とし、これによ
って、１次マイクロホン４で収音した排気音を打ち消す
ための音波が消音用スピーカ６から放射されるまでにあ
る程度の時間が掛かるためである。従って、上記コント
ローラ５の処理時間を賄うために、排気音を収音する１
次マイクロホン４と、その排気音を打ち消すための音波
を放射する消音用スピーカ６との間に上記所定の間隔Ｌ
₀ が設けられている。

【００１０】上記構成により、図６に示す消音装置は、
エンジン１０の排気音を、その高音域についてはマフラ
１により十分に減衰させ、低音域については電子消音装
置２により十分に減衰させ、即ち、低音域から高音域に
渡る広い周波数範囲において大きな消音効果を得ること
ができる。

【００１１】ところで、この消音装置においては、エン
ジン１０の排気音は、マフラ１内（詳しくはマフラ１を
構成している孔あき管１２内）と排気ダクト３内との所
謂音伝搬路を伝搬して排気口３ａから排出されるが、こ
の音伝搬路中、特にマフラ１内に、音響インピーダンス
の急変する場所Ｐが発生する。このような音伝搬路は、
図８（ａ）乃至（ｃ）に示すような閉管３０に相当する
ものと考えられ、この場合、上記閉管３０の両端部のう
ち剛な材料で閉ざされている側の閉端部３０ａが上記場
所Ｐに相当し、他端側の開口部３０ｂが排気口３ａ側に
相当する。

【００１２】上記のような閉管３０においては、閉端部
３０ａ側から開口部３０ｂ側に向かって伝搬した音は、
この開口部３０ｂにおいて反射されて逆向きに進行し、
これによって閉管３０内に定在波が発生する。この定在
波は、閉管３０の管長をＬ、音速をｃとしたとき、ｃ／
（４Ｌ）の奇数倍の周波数において発生する。即ち、こ
の閉管３０内に発生する定在波の周波数ｆは、次の数１
で表される。

【００１３】

【数１】ｆ＝（２ｎ−１）｛ｃ／（４Ｌ）｝
（ｎ＝１、２、・・・）

【００１４】なお、上記図８（ａ）乃至（ｃ）は、各々
上記ｃ／（４Ｌ）の１倍、３倍、５倍の周波数において
閉管３０内に発生する定在波の音圧分布を示している。
同図に示すように、各定在波は、その音圧の振幅が最大
となる腹と、振幅が最小となる節とを有するが、閉端部
３０ａにおいては各々の周波数に関係なく共通して腹を
位置させ、即ち最大振幅を示す。

【００１５】従って、図６に示す消音装置においても、
上記と同様に、仮想音源点Ｐから排気口３ａまでの間
（同図にＬ₂₀で示す部分）の音伝搬路中に、排気音によ
る定在波が発生する。この定在波は、上述と同様に、上
記音伝搬路中における音速をｃとしたとき、ｃ／（４Ｌ
₂₀）の奇数倍の周波数において発生する。そして、各定
在波は、上記音伝搬路中で上記閉端部３０ａに相当する
と考えられる場所Ｐにおいて、各々の周波数に関係なく
共通して最大振幅を示す。つまり、この消音装置におい
ては、上記場所Ｐがあたかも排気音の騒音源に相当する
ような現象が生じ、即ち、上記場所Ｐは、見かけの騒音
源とも言える所謂仮想音源点となる。

【００１６】この定在波の発生する周波数においてはそ
の音響成分が効率良く排気口３ａから放射されるため、
排気音のうち上記周波数の成分は大きくなりやすい。こ
のため、排気音を打ち消すための消音用スピーカ６の出
力が、上記周波数において、排気音のレベルに対して不
十分となることがある。

【００１７】上記問題を回避するためには、上記仮想音
源点Ｐから排気口３ａまでの音伝搬路長Ｌ₂₀を短くする
ことが有効である。即ち、音伝搬路中に発生する定在波
の周波数ｆは、上述したようにｃ／（４Ｌ₂₀）の奇数倍
になるので、この式中の音伝搬路長Ｌ₂₀を短くすること
によって、上記音伝搬路中に発生する定在波の周波数ｆ
を高くすることができる。この周波数ｆが高くなると、
電子消音装置２が減衰の対象としている低音域におい
て、定在波が発生しなくなる。従って、上記音伝搬路長
Ｌ₂₀を短くするために、マフラ１は、極力排気口３ａの
近傍に設けるのが望ましい。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、電子消音装置２を構成する１次マイクロホ
ン４と消音用スピーカ６との間には所定の間隔Ｌ₀ が設
けられており、この電子消音装置２に対してマフラ１が
言わば直列に配置された状態にあるので、上記仮想音源
点Ｐから排気口３ａまでの距離Ｌ₂₀は、少なくとも上記
所定の間隔Ｌ₀ よりも大きくなる。つまり、上記仮想音
源点Ｐから排気口３ａまでの間の音伝搬路中に発生する
定在波の周波数ｆは、上記所定の間隔Ｌ₀ に依存するこ
とになる。即ち、コントローラ内でのディジタルフィル
タのフィルタリングための計算は、少なくとも、音波が
１次マイクロホン４の地点から消音用スピーカ６の地点
までの間を通過する時間内に行う必要がある。そのた
め、例えば上記電子消音装置２を構成するコントローラ
５内のディジタルフィルタの処理時間に余裕を持たせた
り、またコストを抑えるために上記ディジタルフィルタ
を構成するＣＰＵ又はＤＳＰ等に処理能力の低い（計算
速度の遅い）安価な部品を使用した場合等は、上記所定
の間隔Ｌ₀ を大きくする必要がある。このような場合
は、上記音伝搬路Ｌ₂₀中に発生する定在波の周波数ｆが
低くなってしまう。その結果、電子消音装置２が減衰の
対象としている低音域において定在波が発生してしま
う。

【００１９】また、上記のように、マフラ１と電子消音
装置２とが言わば直列に配置された状態にあるので、音
伝搬路の全長Ｌ₁₀が長くなってしまい、即ち装置自体が
大型化してしまうという問題がある。従って、マフラ１
及び電子消音装置２の個々については小型化されてはい
るものの、この小型化の効果が半減されてしまう。

【００２０】更に、上記従来技術においては、１次マイ
クロホン４の出力電気信号がコントローラ５に供給さ
れ、このコントローラ５で上記出力電気信号を制御した
信号が消音用スピーカ６に供給され、この消音用スピー
カ６から放射された音波が排気ダクト３内を介して再び
１次マイクロホン４に入力されるという、所謂帰還ルー
プが形成されてしまう。従って、この帰還ループの形成
により１次マイクロホン４と消音用スピーカ６との間で
ハウリングが生じ、制御不能な状態になってしまうとい
う問題がある。

【００２１】本発明は、マフラと電子消音装置との両方
を備えた消音装置において、小型化を実現し、更に定在
波やハウリング等の影響を受けることの少ない消音装置
を提供することを目的とする。

【００２２】

【課題を解決するための手段】第１の発明の消音装置
は、一端から入力した音、例えば排気音を他端から排出
するよう上記排気音を伝搬させる音伝搬路と、この音伝
搬路に結合されていて上記排気音を収音するマイクロホ
ンと、このマイクロホンの出力電気信号を制御する制御
手段と、この制御手段の出力信号により駆動されて例え
ば上記排気音と実質的に等大で逆位相の音波を放射し、
この音波を上記音伝搬路の上記マイクロホンとの結合位
置から上記他端側、即ち上記排気音の伝搬する方向へ所
定の間隔を隔てた位置において上記排気音に干渉させる
状態に設けられたスピーカとを具備する電子消音装置に
対して、上記音伝搬路中における上記マイクロホンと上
記スピーカとの間にパッシブ型消音器、即ちマフラを設
けたものである。

【００２３】第２の発明の消音装置は、第１の発明の消
音装置において、上記スピーカの上記音波を放射する音
波放射面から上記音伝搬路における上記音と上記音波と
の干渉位置までの間に上記音波を伝送させる音波伝送路
を設け、上記音伝搬路中においてこの音伝搬路中に生じ
る得る定在波がそれらの周波数に関係なく共通して最大
振幅を示す位置、即ち音響インピーダンスが急変する所
謂仮想音源の位置から上記干渉位置までの距離を該音伝
搬路中の音速で除した値と、上記スピーカの上記音波放
射面から上記音波伝送路を経て上記干渉位置までの距離
を該音波伝送路中の音速で除した値とが、略等しくなる
状態に構成したことを特徴とするものである。

【００２４】

【作用】第１の発明によれば、マフラは、音伝搬路中に
おいて所定の間隔を隔てて配置されているマイクロホン
とスピーカとの間に介在している。ここで、上記所定の
間隔とは、電子消音装置において、制御手段がマイクロ
ホンの出力電気信号を制御するのに必要な時間を賄うた
めに設けるものである。即ち、マフラは、電子消音装置
の構成上、必要に迫られて設けた上記所定の間隔内に配
置されることになるので、マフラは電子消音装置内に所
謂内蔵されたのと同様な状態になる。

【００２５】また、音伝搬路中、特にマフラ内には、音
響インピーダンスが急変し、あたかもその場所が排気音
の騒音源に相当するような所謂仮想音源が発生するが、
このマフラは、上記のように、電子消音装置を構成する
マイクロホンとスピーカとの間に介在するので、上記仮
想音源と音伝搬路の他端、即ち排気音の排出口までの距
離が短くなる。即ち、見かけ上、仮想音源から発生した
排気音が伝搬する音伝搬路長は短くなる。従って、上記
排気音によって音伝搬路中に発生する定在波の周波数ｆ
は高くなる。

【００２６】第２の発明によれば、スピーカの音波放射
面から放射された音波は、音波伝送路を経て、音伝搬路
中の干渉位置において排気音と干渉する。また、仮想音
源の位置から上記干渉位置までの距離を音伝搬路中の音
速で除した値、即ち排気音が仮想音源から干渉位置まで
伝搬するのに要する時間と、スピーカの音波放射面から
音波伝送路を経て上記干渉位置までの距離をこの音波伝
送路中の音速で除した値、即ちスピーカの放射する音波
がスピーカの音波放射面から干渉位置まで伝搬するのに
要する時間とが、略等しい。

【００２７】ここで、排気音によって生ずる定在波の周
波数は、上述の数１から判るように、音伝搬路中におけ
る音速を仮想音源から音伝搬路の排出口までの距離で除
した値によって定まり、即ち、排気音が仮想音源から音
伝搬路の排出口まで伝搬するのに要する時間によって定
まる。また、スピーカの放射する音波によっても、音波
伝送路を経て音伝搬路の排出口までの間に定在波が生ず
るが、この定在波の周波数についても、上記と同様に、
音波がスピーカの音波放射面から音波伝送路を経て音伝
搬路の排出口まで伝搬するのに要する時間によって定ま
る。

【００２８】従って、排気音が仮想音源から音伝搬路の
排出口まで伝搬するのに要する時間と、スピーカの放射
する音波がスピーカの音波放射面から音波伝送路を経て
音伝搬路の排出口まで伝搬するのに要する時間とが各々
等しいとき、排気音及びスピーカの音波によって発生す
る各定在波の周波数は互いに一致する。

【００２９】なお、上記排気音及びスピーカの音波が各
々伝搬する経路のうち、音伝搬路中の干渉位置から排出
口までの区間については各々に共通の伝搬経路であるた
め、排気音及びスピーカの音波がこの共通区間を伝搬す
るのに要する時間は各々等しい。そして、この第２の発
明によれば、排気音及びスピーカの音波が各々伝搬する
経路のうち、各々が上記共通区間を除く各経路を伝搬す
るのに要する時間、即ち、排気音については仮想音源か
ら干渉位置まで伝搬するのに要する時間、またスピーカ
の音波についてはスピーカの音波放射面から音波伝送路
を経て上記干渉位置まで伝搬するのに要する時間は、略
等しいとされている。従って、排気音によって生じる定
在波の周波数と、スピーカから放射される音波によって
生じる定在波の周波数とが略一致する。

【００３０】

【実施例】本発明に係る消音装置の第１実施例を図１か
ら図３を参照して説明する。図１は、本第１実施例の消
音装置の概略構成を示す図である。この消音装置は、同
図に示すように、上述した図６に示す従来の消音装置と
同様にマフラ１と電子消音装置２との両方を備えたもの
であるが、この消音装置が上記図６の従来装置と異なる
ところは、電子消音装置２を構成する１次マイクロホン
４と消音用スピーカ６との間の排気ダクト３中にマフラ
１を配置したところである。なお、これ以外の構造につ
いては上記図６の従来装置と同様であるので、同等部分
には同一符号を付し、その詳細な説明を省略する。

【００３１】即ち、マフラ１は、上記電子消音装置２を
構成するコントローラ５が１次マイクロホン４の出力電
気信号を制御するのに必要な処理時間を賄うために排気
ダクト３中に設けた所定の間隔Ｌ₀ （即ち、電子消音装
置２を構成する上で必要に迫られて設けた間隔Ｌ₀ ）内
に配置されている。従って、この消音装置では、上記図
６に示すようなマフラ１と電子消音装置２とを所謂直列
に配置した従来技術とは異なり、マフラ１を電子消音装
置２内に所謂内蔵したのと同様な状態になる。なお、こ
の図１に示す消音装置においても、上述した図６に示す
従来の消音装置と同様に、音伝搬路中、特にマフラ１内
に、仮想音源点Ｐが発生する。

【００３２】上記のように、この図１に示す消音装置に
おいては、電子消音装置２を構成する１次マイクロホン
４と消音用スピーカ６との間にマフラ１を配置している
ので、このマフラ１内に発生する仮想音源点Ｐと排気ダ
クト３の排気口３ａとの距離Ｌ₂ が、上述した図６に示
す従来の消音装置における距離Ｌ₂₀よりも短くなる。従
って、１次マイクロホン４と消音用スピーカ６との間の
音伝搬路中に発生する定在波の周波数ｆを、従来よりも
高くすることができ、これによって、上記電子消音装置
２が減衰の対象としている低音域において定在波の発生
を抑制することができ、即ち上記従来技術のような定在
波の影響を防止することができる。

【００３３】ここで、上記のように音伝搬路中にマフラ
１を配置することによって、その音伝搬路中に発生する
比較的に低周波の定在波を抑制することができることに
ついて、図２を参照して説明する。同図のグラフは、エ
ンジン１０から発生する排気音のうち比較的に低周波、
例えば１００Ｈｚの音について、管長Ｌ₁ が例えば６ｍ
の音伝搬路の長さ方向に対する音圧分布を示したもので
ある。同図に実線で示すグラフＡは、マフラ１を設けな
い場合（音伝搬路が排気ダクト３のみで形成された場
合）の音圧分布で、このグラフＡから、１００Ｈｚの音
によって音伝搬路中に定在波が発生することが判る。一
方、この音伝搬路、即ち排気ダクト３の排気口３ａから
１．８ｍ地点と３．５ｍ地点との間に渡ってマフラ１を
配置したときの音圧分布を点線のグラフＢに示す。この
グラフＢから判るように、マフラ１を設けることによっ
て、上記周波数１００Ｈｚの定在波が解消されており、
即ち周波数１００Ｈｚの音による定在波の発生を抑制す
ることができる。

【００３４】なお、上記音伝搬路中に発生する定在波の
周波数ｆをより高周波側へシフトさせるためには、マフ
ラ１を排気ダクト３の排気口３ａ側に極力近づけて配置
し、仮想音源点Ｐから排気ダクト３の排気口３ａまでの
距離Ｌ₂ を極力短くすればよいことについては言うまで
もない。

【００３５】また、この図１に示す消音装置は、上記の
ように、マフラ１を電子消音装置２内に所謂内蔵した状
態に構成されているので、音伝搬路の全長Ｌ₁ が、上記
従来技術における音伝搬路の全長Ｌ₁₀よりも少なくとも
マフラ１の長さ分だけ短くなり、つまりはこの消音装置
自体を従来よりも小型化することができる。因みに、排
気ダクト３の直径が例えば２００ｍｍ程度の消音装置の
場合、図６に示す従来技術においては音伝搬路長Ｌ₁₀が
約１０ｍとなるのに対して、この図１に示す消音装置に
おいては音伝搬路長Ｌ₁ は約８ｍとなり上記よりも短く
なる。

【００３６】ところで、この消音装置に設けられたマフ
ラ１は、主として比較的に高音域（高周波領域）、例え
ば５００Ｈｚ以上の周波数の排気音を減衰させるための
ものであるが、実際には、５００Ｈｚ以下の比較的低音
域においても若干の減衰特性を有している。図３は、上
述の図２と同じ条件の下で、エンジン１０から発生する
排気音のうち３００Ｈｚの音についての音圧分布を示す
もので、実線のグラフＸがマフラ１を設けていないとき
の音圧分布を示し、点線のグラフＹがマフラ１を設けた
ときの音圧分布を示す。同図のグラフから、マフラ１
は、３００Ｈｚの排気音、即ちマフラ１自体が減衰の対
象としている周波数領域（５００Ｈｚ以上）よりも低周
波の音についても若干減衰させていることが判る。

【００３７】即ち、図１に示す消音装置においては、上
記のように比較的に低音域（低周波領域）においても若
干の減衰特性を有するマフラ１を、１次マイクロホン４
と消音用スピーカ６との間に介在させているので、消音
用スピーカ６から放射された音波がたとえ１次マイクロ
ホン４側に向かったとしても、この音波は、マフラ１に
よってある程度減衰される。つまり、上述の図６に示す
従来技術とは異なり、消音用スピーカ６から放射された
音波が１次マイクロホン４に直接入力されてしまうよう
なことがないので、従来のような消音用スピーカ６と１
次マイクロホン４との間に生じるハウリング現象を抑制
することができる。

【００３８】なお、もう１つのマイクロホン、即ち２次
マイクロホン７と消音用スピーカ６との間については、
上記マフラ１のような音圧抵抗となるものを何も介在さ
せていないが、この２次マイクロホン７の出力信号はコ
ントローラ５内においてディジタルフィルタのフィルタ
係数を変更するためのパラメータとして使用されるだけ
なので、上記２次マイクロホン７と消音用スピーカ６と
の間にはハウリング現象が生じることはない。

【００３９】上記のように、本第１実施例の消音装置で
は、マフラ１を、電子消音装置２を構成する１次マイク
ロホン４と消音用スピーカ６との間の排気ダクト３中に
配置しているので、装置自体の小型化を実現することが
でき、また定在波やハウリング等による影響を防ぐこと
ができる。

【００４０】なお、本第１実施例においては、マフラ１
として吸音形のものを使用したが、これに限らず、リア
クティブ形等の他の形式のマフラを用いてもよい。

【００４１】また、１次マイクロホン４の出力電気信号
を制御する手段として、コントローラ５内においてディ
ジタルフィルタリング処理を施したが、これに限らず、
例えばアナログ回路によって上記出力電気信号の位相を
変化させる移相回路及び振幅を調整する可変利得増幅器
を構成してこれを用いる等、他の制御手段を用いてもよ
い。

【００４２】図４は、本発明に係る消音装置の第２実施
例を示す概略構成図である。この図４に示す消音装置
は、上述の図１に示す第１実施例の消音装置に対して、
消音用スピーカ６の音波放射面６ａから排気ダクト３ま
での間に上記音波を伝送させる音波伝送路、例えば枝管
８を付加し、この枝管８を経て消音用スピーカ６から排
気ダクト３内に音波を放射するように構成したものであ
る。なお、これ以外の構造については上記図１に示す第
１実施例と同様であり、同等部分には同一符号を付し、
その詳細な説明を省略する。

【００４３】枝管８は、排気ダクト３に対して略直角に
結合されている。そして、この枝管８を経て消音用スピ
ーカ６から排気ダクト３内に放射された音波は、図４に
示す点Ｑにおいて、排気ダクト３内を伝搬する排気音と
干渉するように構成されている。更に、この枝管８は、
消音用スピーカ６の音波放射面６ａからこの枝管８を経
て上記点（即ち、排気音と消音用スピーカ６から放射さ
れる音波との干渉点）Ｑまでの距離Ｌ₅ を枝管８内の音
速ｃ₂ で除した値（Ｌ₅ ／ｃ₂ ）と、上述した音伝搬路
中における仮想音源点Ｐ（ここでは、マフラ１内）から
上記干渉点Ｑまでの距離Ｌ₃ を音伝搬路中（排気ダクト
３内）の音速ｃ₁ で除した値（Ｌ₃ ／ｃ₁ ）と、が等し
くなるように、その長さが設定されている。

【００４４】ここで、上記の仮想音源点Ｐから干渉点Ｑ
までの距離Ｌ₃ を排気ダクト３内の音速ｃ₁ で除した値
（Ｌ₃ ／ｃ₁ ）とは、排気音が仮想音源点Ｐから干渉点
Ｑまで伝搬するのに要する時間（この時間をｔ₁ とす
る）を示す。また、消音用スピーカ６の音波放射面６ａ
から枝管８を経て干渉点Ｑまでの距離Ｌ₅ を枝管８内の
音速ｃ₂ で除した値（Ｌ₅ ／ｃ₂ ）とは、消音用スピー
カ６の放射する音波が音波放射面６ａから上記干渉点Ｑ
まで伝搬するのに要する時間（この時間をｔ₂ とする）
を示す。従って、上記構成により、排気音及び消音用ス
ピーカ６の音波の上記干渉点Ｑまでの伝搬時間ｔ₁ 及び
ｔ₂ は互いに等しいとされる。

【００４５】なお、上記ように排気ダクト３内と枝管８
内とで音速をそれぞれ別個に考慮したのは、排気ダクト
３内と枝管８内とで温度が大きく異なり、よって、音速
が大きく異なることがあるからである。音速ｃ（ｍ／
ｓ）と、温度Ｔ（℃）との間には、次の数２に示すよう
な関係があることが知られている。

【００４６】

【数２】ｃ＝３３１．５＋０．６×Ｔ

【００４７】例えば、排気ダクト３内の温度Ｔ₁ がＴ₁
＝４００℃、枝管８内の温度Ｔ₂ がＴ₂ ＝７０℃となる
場合がある。この場合、上記数２より、排気ダクト３内
での音速ｃ₁ はｃ₁ ＝５７１．５ｍ／ｓ、枝管８内での
音速ｃ₂ はｃ₂ ＝３７３．５ｍ／ｓとなる。

【００４８】上記のように構成された消音装置におい
て、排気音によって発生する定在波の周波数ｆ₁ は、上
述したように、排気ダクト３内における音速をｃ₁ 、仮
想音源点Ｐから排気ダクト３の排出口３ａまでの距離を
Ｌ₂ とすると、ｃ₁ ／（４Ｌ₂）の奇数倍になる。ここ
で、排気音が仮想音源点Ｐから排出口３ａまで伝搬する
のに要する時間をｔ₁₀とすると、このｔ₁₀は、ｔ₁₀＝Ｌ
₂ ／ｃ₁ で表されるので、上記定在波の周波数ｆ₁ は、
１／（４ｔ₁₀）の奇数倍になる。即ち、排気音によって
発生する定在波の周波数ｆ₁ は、排気音が仮想音源点Ｐ
から排出口３ａまで伝搬するのに要する時間ｔ₁₀によっ
て定まる。

【００４９】一方、消音用スピーカ６の放射する音波に
よっても、上述した図８（ａ）乃至（ｃ）と同様に、枝
管８を経て排気ダクト３の排出口３ａまでの間（Ｌ₅ ＋
Ｌ₄）に定在波が発生する。そして、この定在波の周波
数ｆ₂ についても、上記排気音による定在波と同様に、
消音用スピーカ６の音波が音波放射面６ａから枝管８を
経て上記排出口３ａまで伝搬するのに要する時間（この
時間をｔ₂₀とする）によって定まる。

【００５０】即ち、上記時間ｔ₁₀及びｔ₂₀が互いに等し
いとき（ｔ₁₀＝ｔ₂₀）、排気音及び消音用スピーカ６の
放射する音波によって発生する各定在波の周波数ｆ₁ 及
びｆ₂ は互いに一致することになる。

【００５１】ここで、上記排気音及び消音用スピーカ６
の音波が各々伝搬する経路のうち、排気ダクト３内の干
渉点Ｑから排出口３ａまでの区間Ｌ₄ については各々に
共通の伝搬経路であるため、排気音及び消音用スピーカ
６の音波がこの共通区間Ｌ₄を伝搬するのに要する時間
（この時間をｔ₀ とする）は各々等しい。そして、上述
したように、図４においては、排気音及び消音用スピー
カ６の音波が各々伝搬する経路のうち、各々が上記共通
区間Ｌ₄ を除く各経路を伝搬するのに要する時間、即ち
排気音については仮想音源点Ｐから干渉点Ｑまでの間
（Ｌ₃ ）を伝搬するのに要する時間ｔ₁ 、また消音用ス
ピーカ６の音波については消音用スピーカ６の音波放射
面６ａから枝管８を経て干渉点Ｑまでの間（Ｌ₅ ）を伝
搬するのに要する時間ｔ₂ が、互いに等しくなるように
構成されている。

【００５２】このように構成されているので、排気音が
仮想音源点Ｐから排気ダクト３の排出口３ａまで伝搬す
るのに要する時間ｔ₁₀（ｔ₁₀＝ｔ₁ ＋ｔ₀ ）と、消音用
スピーカ６の音波が音波放射面６ａから枝管８を経て排
気ダクト３の排出口３ａまで伝搬する時間ｔ₂₀（ｔ₂₀＝
ｔ₂ ＋ｔ₀ ）とが等しくなる。従って、排気音によって
発生する定在波の周波数ｆ₁ と、消音用スピーカ６から
放射される音波によって発生する定在波の周波数ｆ₂ と
が一致する。

【００５３】上記のように、本第２実施例においては、
排気音及び消音用スピーカ６の音波によって発生する各
定在波の周波数ｆ₁ 及びｆ₂ が一致するように構成され
ているので、排気音によって定在波が発生しているとき
は、同時に、消音用スピーカ６の放射する音波によって
も定在波が発生する。従って、上記定在波の発生する周
波数ｆ₁ （又はｆ₂ ）においては、音源（仮想音源点
Ｐ）からの排気音の放射効率が高まるが、これと同時
に、消音用スピーカ６の音波放射効率も高まるので、消
音用スピーカ６の放射する音波により上記排気音を十分
に打ち消すことができる。即ち、排気音による騒音のう
ち定在波の生ずる周波数ｆ₁ （又はｆ₂ ）成分を有効に
打ち消すことができ、これによって、たとえ電子消音装
置２が減衰の対象としている周波数領域において定在波
が発生したとしても、この定在波による影響を確実に防
ぐことができる。

【００５４】なお、上記図４は、仮想音源点Ｐがマフラ
１内における排気音出力側（排気口３ａ側）に位置する
場合を示すものであるが、仮想音源点Ｐがマフラ１の排
気音出力端に位置する場合には、図５に示すように、枝
管８を設けずに、消音用スピーカ６の音波放射面６ａを
排気ダクト３におけるマフラ１の排気音出力端近傍に直
接結合してもよい。この場合は、図５において消音用ス
ピーカ６の音波放射面６ａから干渉点Ｑまでの短い経路
が音波伝送路となる。

【００５５】また、本第２実施例においては、排気ダク
ト３に対して枝管８を直角に結合させたが、結合角度は
これに限らない。例えば、排気ダクト３に対して、特に
排気ダクト３のエンジン１０側（即ち、排気音の上流
側）に対して鋭角を成す状態に枝管８を結合させてもよ
い。

【００５６】また、枝管８の長さＬ₅ を極力短くして消
音装置の小型化を図るためには、干渉点Ｑをマフラ１に
極力近接させるように構成すればよい。

【００５７】

【発明の効果】第１の発明の消音装置は、マフラと電子
消音装置との両方を備えた消音装置で、上記電子消音装
置を構成するマイクロホンとスピーカとの間の音伝搬路
中に、上記マフラを配置したものである。このように構
成されているので、マフラ内に発生する仮想音源から音
伝搬路の他端、即ち排気音の排出口までの距離が従来よ
りも短くなる。従って、この音伝搬路中に発生する定在
波の周波数ｆを従来よりも高くすることができ、これに
よって、電子消音装置が減衰の対象としている低音域に
おける定在波の発生を抑制し、即ち定在波の影響を防止
することができるという効果がある。

【００５８】また、上記のように、電子消音装置の構成
上、必要に迫られて設けた所定の間隔内に上記マフラを
配置したので、図６に示すマフラ１と電子消音装置２と
を所謂直列に配置した従来技術とは異なり、電子消音装
置内にマフラを内蔵したのと同様な状態になる。従っ
て、上記従来技術と比べて、音伝搬路の全長をマフラの
分だけ短くすることができ、つまりは装置自体を小型化
することができるという効果がある。

【００５９】そして、上記のように、マイクロホンとス
ピーカとの間に音響抵抗であるマフラが介在するので、
スピーカから放射された音波が直接マイクロホンに入力
されてしまうことはない。従って、マイクロホンとスピ
ーカとの間に生じるハウリング現象を抑制することがで
きるという効果がある。

【００６０】第２の発明の消音装置は、排気音及びスピ
ーカの音波が、仮想音源及びスピーカの音波放射面から
音伝搬路の排出口までのそれぞれの経路を伝搬するため
に要する時間が各々略等しく、即ち、排気音によって発
生する定在波の周波数と、スピーカから放射される音波
によって発生する定在波の周波数とが略一致するように
構成されている。このように構成されているので、排気
音によって定在波の発生する周波数においては、同様
に、スピーカから放射される音波によっても定在波が発
生することになる。よって、定在波の生ずる周波数にお
いて騒音源からの放射効率が高くなっても、これと同時
に、スピーカの音波の放射効率も高くなるので、スピー
カの放射する音波により上記周波数の成分を有効に打ち
消すことができる。従って、たとえ電子消音装置が減衰
の対象としている周波数領域において定在波が発生した
としても、この定在波による影響を上記第１の発明より
も確実に防止することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る消音装置の第１実施例を示す概略
構成図である。

【図２】同実施例において、マフラを設けた場合と設け
ない場合との排気ダクト内の１００Ｈｚの音についての
音圧分布を示す図である。

【図３】同実施例において、マフラを設けた場合と設け
ない場合との排気ダクト内の３００Ｈｚの音についての
音圧分布を示す図である。

【図４】本発明に係る消音装置の第２実施例を示す概略
構成図である。

【図５】同実施例（図４）の変形例である。

【図６】従来の消音装置の概略構成図である。

【図７】パッシブ型消音器（マフラ）の側断面図であ
る。

【図８】閉管内に発生する定在波の音圧分布を示す図
で、（ａ）は上記定在波の波長λが管長Ｌの４倍の場
合、（ｂ）は定在波の波長λが管長Ｌの４／３倍の場
合、（ｃ）は定在波の波長λが管長Ｌの４／５倍の場合
を示す。

【符号の説明】

１ マフラ ２ 電子消音装置 ３ 排気ダクト ３ａ 排気口 ４ １次マイクロホン（リファレンスマイクロホン） ５ コントローラ ６ 消音用スピーカ ７ ２次マイクロホン（エラーマイクロホン） ８ 枝管 １０ エンジン

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一端から入力した音を他端から排出する
   よう上記音を伝搬させる音伝搬路と、該音伝搬路中に設
   けられたパッシブ型消音器と、上記音伝搬路に結合され
   ていて上記音を収音するマイクロホンと、該マイクロホ
   ンの出力電気信号を制御する制御手段と、該制御手段の
   出力信号により駆動されて音波を放射し、該音波を上記
   音伝搬路の上記マイクロホンとの結合位置から上記他端
   側へ所定の間隔を隔てた位置において上記音に干渉させ
   る状態に設けられたスピーカとを具備し、上記制御手段
   が、上記スピーカから放射される上記音波の振幅及び位
   相が上記音を打ち消すのに必要な振幅及び位相となる状
   態に上記出力電気信号を制御するよう構成された消音装
   置において、 上記パッシブ型消音器を、上記音伝搬路中における上記
   マイクロホンと上記スピーカとの間に配置したことを特
   徴とする消音装置。
2. 【請求項２】 上記スピーカの上記音波を放射する音波
   放射面から上記音伝搬路における上記音と上記音波との
   干渉位置までの間に上記音波を伝送させる音波伝送路を
   設け、上記音伝搬路中において該音伝搬路中に生じる得
   る定在波がそれらの周波数に関係なく共通して最大振幅
   を示す位置から上記干渉位置までの距離を該音伝搬路中
   の音速で除した値と、上記スピーカの上記音波放射面か
   ら上記音波伝送路を経て上記干渉位置までの距離を該音
   波伝送路中の音速で除した値とが、略等しくなる状態に
   構成したことを特徴とする請求項１に記載の消音装置。