JPH0988546A

JPH0988546A - 消音装置

Info

Publication number: JPH0988546A
Application number: JP7276753A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 弘之近藤
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1995-09-28
Filing date: 1995-09-28
Publication date: 1997-03-31

Abstract

(57)【要約】［課題］エンジンの出力を低下させることなく、従来
の消音器とほぼ同じ大きさで、騒音を大幅に低減できる
消音装置を提供すること。［解決手段］排気管２の出口開口付近に配設された主
消音器３内に、ケーシング５と隔壁１６とにより空気室
７と閉塞空間８を形成し、空気室７に面するようにスピ
ーカ６、６を配置する。音響ポート９は排気管２と同心
的に配設され、その一端は空気室に連通している。スピ
ーカ６、６は消音信号発生装置１４からの消音信号ｙを
受けて、空気室７のスチフネスと音響ポート９の空気質
量とにより形成される共鳴系を駆動し、騒音と同じ振幅
で、かつ逆位相である消音音波を発生させる。消音偏差
は排気管２外近傍に配置された消音偏差検出器１３によ
り検出され、その偏差がゼロとなるようにスピーカ６、
６の駆動を制御する。これにより、従来の消音器とほぼ
同じ大きさで、エンジンの出力を低下させることなく騒
音を大幅に低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】従来の消音装置の１つと
して、例えば消音器（いわゆるマフラー）は排気管を屈
曲させたり、膨張、収縮などの構成をとっていたために
排気抵抗が増え、エンジンの出力損失を大きいものとし
ている。また、１００Ｈｚ以下の低周波数領域の騒音に
対して十分な消音効果を得ることができないといった問
題がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】本発明は上述の問題
に鑑みてなされ、例えばエンジンの出力を低下させるこ
となく、従来の消音器とほぼ同じ大きさで騒音を大幅に
低減できる消音装置を提供することを目的とする。

【０００４】

【問題点を解決するための手段】以上の目的は、直線的
な排気管外近傍に消音偏差検出手段が配置され、前記排
気管の近傍に少なくとも１つの音波発生手段を設置し、
該音波発生手段の背後を密閉するように形成された閉塞
空間を有する密閉ケーシングが形成され、前記音波発生
手段の前面に空気室を設け、前記排気管を同心的に囲む
よう音響ポートが設置され、その一端が前記空気室と連
通し、他端が外方と連通することを特徴とする消音装
置、によって達成される。

【０００５】また、以上の目的は、直線的な排気管外近
傍に消音偏差検出手段が配置され、前記排気管の近傍に
少なくとも１つの音波発生手段を設置し、該音波発生手
段の背後を密閉するように形成された閉塞空間を有する
密閉ケーシングが形成され、前記音波発生手段の前面に
空気室を設け、前記排気管と同心的に第１、第２の音響
ポートが設置され、一方の音響ポートの一端が前記空気
室と連通し、他方の音響ポートの一端が前記閉塞空間と
連通し、それぞれの他端が外方と連通し、前記空気室の
スチフネスと前記一方の音響ポート内の空気質量とによ
り第１の共鳴系を形成し、前記閉塞空間のスチフネスと
前記他方の音響ポートの空気質量とにより第２の共鳴系
を形成したことを特徴とする消音装置、によって達成さ
れる。

【０００６】また、以上の目的は、直線的な排気管外近
傍に消音偏差検出手段が配置され、前記排気管の近傍に
少なくとも１つの音波発生手段を設置し、該音波発生手
段の前面に空気室を設け、前記排気管と同心的に第１、
第２の音響ポートが設置され、一方の音響ポートの一端
が前記空気室に連通し、他方の音響ポートの一端が前記
音波発生手段の背後空間と連通し、それぞれの他端は外
方と連通しており、前記空気室のスチフネスと前記一方
の音響ポート内の空気質量とにより第１の共鳴系を形成
し、前記背後空間から前記他方の音響ポートの外方と面
する開口部に至る所定の管路を屈曲させて形成し、該管
路の全長によって決まる第２の共鳴系を形成したことを
特徴とする消音装置、によって達成される。

【０００７】また、以上の目的は、直線的な排気管外近
傍に消音偏差検出手段が配置され、前記排気管の近傍に
少なくとも１つ音波発生手段を設置し、前記排気管と同
心的に第１、第２の音響ポートが設置され、一方の音響
ポートの一端が前記音波発生手段の背後空間と連通し、
他方の音響ポートの一端が前記音波発生手段の前面空間
と連通し、それぞれの他端は外方と連通しており、前記
背後空間と前記前面空間との２つの空間から前記一方の
音響ポートと前記他方の音響ポートのそれぞれの外方に
面する開口部に至る２つの所定の管路を屈曲させて独立
形成させ、該管路の全長によって決まる２つの共鳴系を
形成したことを特徴とする消音装置、によって達成され
る。

【０００８】また、以上の目的は、直線的な排気管外近
傍に消音偏差検出手段が配置され、前記排気管の近傍に
少なくとも１つの音波発生手段を設置し、該音波発生手
段の背後を密閉するように形成された閉塞空間を有する
密閉ケーシングが形成され、前記音波発生手段の前面に
空気室を設け、前記排気管の近傍に音響ポートが設置さ
れ、その一端が前記空気室と連通し、他端が外方と連通
することを特徴とする消音装置、によって達成される。

【０００９】

【作用】請求項１の発明によれば、騒音の振幅と同じ
で、かつ逆位相である消音音波を発生させるように音波
発生手段を駆動する。そして、この消音音波を排気管の
開口部近傍で騒音と干渉させることにより消音するので
あるが、その偏差は排気管外近傍に配置された消音偏差
検出手段により検出され、この消音偏差検出手段の位置
で消音偏差がゼロとなるように上記音波発生手段が制御
される。これにより、従来の消音装置と同じ大きさとし
ながら、排気ガスの径路をストレートにすることができ
るので、エンジンの出力損失を大幅に低減することがで
き、また従来困難とされていた低周波数帯域の騒音を効
率よく低減することができる。

【００１０】請求項３の発明によれば、排気管と同心的
に設置される第１および第２の音響ポートの一端が、例
えば、それぞれ空気室および閉塞空間と連通しており、
空気室のスチフネスと第１音響ポートの空気質量とによ
り形成される第１の共鳴系の共鳴周波数と、閉塞空間の
スチフネスと第２音響ポートの空気質量とにより形成さ
れる第２の共鳴系の共鳴周波数との２つの共鳴周波数を
有した消音音波を発生する。これにより、広い周波数帯
域の騒音を消音することができる。

【００１１】また、請求項５の発明は、請求項３の発明
と同様に第１、第２の音響ポートが設置されているので
あるが、音波発生手段の背後空間は所定の管路を屈曲さ
せており、この管路の全長によって決まる共鳴系を第２
の共鳴系として形成している。つまり第２の共鳴系は気
柱共鳴を利用している。さらに、請求項５の発明は、第
１の共鳴系をも、第２の共鳴系と同様に、気柱共鳴を利
用した共鳴系を形成している。これらの発明によっても
請求項３と同様な効果が得られる。

【００１２】さらに、請求項８の発明は音響ポートが排
気管の近傍に設置されるので、請求項１の発明に比べて
音源直径が大きくなるが、上述の請求項１とほぼ同様な
作用が得られる。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の各実施例について図面を参照
して説明する。

【００１４】図１および図２は本発明の第１実施例によ
る消音装置１を示しており、そのうち図１はエンジン等
の排気管２の後端部近傍に取り付けられる主消音器３の
断面図、図２はその正面図を示している。本実施例の主
消音器３は従来の主消音器とほぼ同じ形状となってい
る。直線的な排気管２にはエンジンから吐き出される約
６００℃の高温で３〜５ｋｇ／ｃｍ² の圧力を有する排
気ガスが矢印ａの方向に排気管２の開口端２ａに向かっ
て流れるのであるが、排気管２の上流側には図示せずと
も従来と同様な副消音器が備えられており、これにより
高周波成分の騒音が低減される。副消音器は、例えば共
鳴減衰の原理を応用した共鳴型、排気管路の途中に膨張
室を設けた膨張型、音波のエネルギを吸収する耐熱性の
吸音材を入れた吸音型、またはこれらを組合せた複合型
などが用いられる。

【００１５】主消音器３の詳細について説明すると、図
２に示すように全体が楕円柱形状のケーシング５内に
は、本発明の音波発生手段であるスピーカ６、６が排気
管２の近傍に設置されており、このスピーカ６、６の背
後には、隔壁１６とケーシング５により、スピーカ６の
振動板が抵抗なく動けるように充分に大きな容積を有す
る閉塞空間８が形成されている。また、スピーカ６、６
の前面に面して所定の容積を有する１つの空気室７が形
成されている。つまり、空気室７および閉塞空間８は環
状で、図１において、排気管２を囲むように左右で連通
している。また、排気管２と同心的に長さＬの音響ポー
ト９が排気管２の外方に配設され、その一端は空気室７
と連通しており、他端は排気管２の開口端２ａの端面と
同一線上にあり、外部に開放している。さらに、この音
響ポート９の端部と開口端２ａとの間には、ネット状の
フィルタ１１が設けられており、外部から空気室７内へ
の異物等の混入を防止している。さらに、図２に示すよ
うに、空気室７の底面および天面にはそれぞれ外部に連
通するように水抜き孔１０および蒸発孔１２が形成され
ており、空気室７に混入した水分を外部に排出するよう
にしている。

【００１６】本実施例では、空気室７の容積で決まる空
気のスチフネスと、長さＬの音響ポート９内の体積によ
って決まる所定の空気質量とにより、ケルトン形と呼ば
れる音響的な共鳴系が形成され、その共鳴周波数が排気
管２から発せられる主たる騒音の周波数成分と一致する
ように決められている。また、この共鳴周波数を有した
音波がスピーカ６により発生するのであるが、本実施例
ではこのスピーカ６にはダイナミック形スピーカが用い
られている。

【００１７】次に、図３を参照してスピーカ６の詳細に
ついて説明する。側面に複数の開口２６ａが形成された
フレーム２６の内部には、ハイパボリック形状のアルミ
ニウム等の金属、紙、カーボン、プラスチック、セラミ
ック、アラミド繊維、ガラス繊維等から成る振動板２１
が収容されており、振動板２１のエッジ部２１ａはフレ
ーム２６の縁部に固定されている。振動板２１およびそ
のエッジ部２１ａは耐火性・耐熱性のある樹脂でコーテ
ィングされている。またスピーカ６の駆動部について説
明すると、振動板２１の下端部に同心的に固定され、側
周部に金属製のボイスコイル２４が巻回され耐熱樹脂が
含浸された筒状のボビン２７に対して、バックプレート
２９と一体的に固定されたポールピース２８が遊嵌して
いる。このポールピース２８と同心的に所定の間隔をお
いて永久磁石３１がフレーム２６の底部に固定されるト
ッププレート３０とバックプレート２９との間に固定さ
れている。さらにフレーム２６の内面とボビン２７との
間には、アラミド繊維、カーボン繊維あるいはガラス繊
維等から成るスパイダー２３が張架されている。

【００１８】以上のようにしてスピーカ６は構成される
のであるが、スピーカ６の振動系は耐熱、耐水性に優れ
たものになっている。すなわち、エンジンの排気ガスは
約６００℃の高温になることからスピーカ６の熱伝搬に
よる能力低下を防止する必要があるからである。なお、
図４に示すようなスピーカ６の取り付け構造により、ケ
ーシング５と熱的に絶縁されている。つまり、スピーカ
６のフレーム２６は、ケーシング５内の空気室７と閉塞
空間８とを区画する隔壁１６に形成された開口部１６ａ
に対して、ボルト１８およびナット１９により取り付け
られているのであるが、フレーム２６と隔壁１６、ボル
ト１８とフレーム２６および隔壁１６とナット１９との
間にはそれぞれ断熱材１７、１７’、１７”を介して固
定されている。

【００１９】排気管２の外部で近傍には、本発明の消音
偏差検出手段である消音偏差検出器もしくはマイク１３
が排気管２の中心部（音源中心）に位置するように配置
されており、この検出出力ｅを後述する消音信号発生装
置１４に供給するようになっている。その受音部として
の消音偏差検出マイク１３は、図２９Ａに示すように、
円錐形状を呈した風防３４ａ付きの不透明な円筒形状の
密閉ケーシング３４内に配置されるのであるが、この密
閉ケーシング３４の背後には第２の音道である音波導入
口３２が形成され、また、消音偏差検出マイクは連通孔
４８を設けた弾性支持部材３３により密閉ケーシング３
４内部の先端付近に固定されている。すなわち、消音偏
差検出器１３の前面から導入される音波と、背面から導
入される音波で、その径路長が異なるようにして、前面
から導入される音波については両者で正相になるように
し、背面から導入される音波については両者で逆相にな
るようにして、正面からの音波を感度良く受音するよう
に、いわゆる指向性を有するようにしている。

【００２０】なお、音波導入口３２にはカバー４９が取
り付けられているのであるが、このカバー４９と風防３
４ａには、例えばガラス繊維やカーボン繊維からなる板
や布、テフロン等の耐熱、耐水性があり、音の透過性が
良い密度の薄い材質を成形加工して作られている。

【００２１】次に図５を参照して消音信号発生装置１４
の詳細について説明する。エンジンの振動を検出する振
動検出器３８のアナログ出力ＲＥＦは増巾器３９、Ａ／
Ｄコンバータ４０を介してアダプティブ・フィルタ（以
下、ＡＤＦと略称する）４１および遅延フィルタ４２に
供給される。また、消音偏差検出器１３に内蔵される消
音偏差検出マイク本体３５の検出出力ｅは増巾器４６、
Ａ／Ｄコンバータ４７を介して係数演算器４３に供給さ
れる。ＡＤＦ４１はＮ個の乗算器、すなわちＮ個のタッ
プを有し、これらは係数演算器４３の出力によりその係
数が更新される。また、遅延フィルタ４２は、図１にお
いてスピーカ６、６→空気室７→音響ポート９→消音偏
差検出器１３までの径路に相当する音響的な伝達特性を
有している。すなわち、この時間遅れを考慮して遅延フ
ィルタ４２の係数を定めており、これは予め計測または
同定されて備えられたものである。さらに、係数演算器
４３はＡＤＦ４１に与える最適係数を逐次算出するため
の適応アルゴリズムである。

【００２２】振動検出器３８で検出され、増幅されたア
ナログの騒音信号ＲＥＦはＡ／Ｄコンバータ４０でデジ
タルに変換され、騒音信号ｘを得る。この騒音信号ｘは
ＡＤＦ４１に入力され、消音偏差検出器１３の位置にお
いて、排気音（騒音）と振幅が等しく、かつ逆位相とな
るような消音信号ｙが算出される。得られた消音信号ｙ
はＤ／Ａコンバータ４４でアナログに変換され、そして
増巾器４５により増幅されてスピーカ６、６に供給され
るようになっている。消音信号発生装置１４は以上のよ
うな公知のＡＮＣ（アクティブ・ノイズ・コントロー
ル）技術が用いられた構成となっている。

【００２３】本発明の第１実施例による消音装置１は以
上のように構成されるが、次にこの作用について説明す
る。

【００２４】消音信号発生装置１４は、エンジンの振動
を検出する振動検出器３８の検出出力ＲＥＦと消音偏差
検出器１３の検出出力ｅとにより消音信号ｙを発生さ
せ、これがスピーカ６、６に供給される。スピーカ６、
６は、上述したように、空気室７と音響ポート９により
形成される共鳴系を駆動し、消音音波を発生する。この
消音音波は消音信号発生装置１４により排気音（騒音）
と振幅が同じで、かつ逆位相の音波となるように生成さ
れたものであるので、排気音は消音音波との干渉により
相殺されるが、その偏差は消音偏差検出器１３により検
知され、その検出出力ｅが消音信号発生装置１４に供給
されることにより、消音偏差検出器１３の位置で騒音が
ゼロとなるように消音信号ｙの制御が行われる。また、
消音音波との相殺により消音できない高周波の騒音につ
いては、排気管２の上流側に配設された上述の図示しな
い副消音器により充分に低減されるので、結果的に排気
管２の開口端２ａにおける騒音は、ほぼゼロとなる。

【００２５】また、消音偏差検出器マイク３５は風防３
４ａを備えた密閉ケーシング３４内に弾性支持部材３３
により支持されているので、排気ガスによる気流騒音や
振動による影響がなく、Ｓ／Ｎ比の良い消音偏差が検知
できる。さらに、風雨、粉塵または日光の影響を受けな
いので、その性能を長期にわたって維持することができ
る。

【００２６】以上述べたように、本実施例の消音装置１
によれば、排気ガスの径路をストレートにできるため、
排気抵抗が減少し、よってエンジンの出力損失も低減さ
れ、燃費も改善することができる。また、空気室７と音
響ポート９を用いた共鳴系を形成したので、共鳴系を用
いない構成よりも、省エネルギで極めて効率よく消音音
波を発生させることができ、従来困難とされていた１０
０Ｈｚ以下の騒音も省エネルギで効率よく低減すること
ができる。

【００２７】また、スピーカ６に排気ガスが直接触れる
ことがないために、熱、粉塵、湿気、静圧、脈動的な圧
力変動などの影響をなくすことができ、長期にわたって
安定した性能を維持することができる。さらに、装置全
体の大きさを従来の主消音器と同程度とすることがで
き、車の全長、高さなどの外形寸法に何ら影響を与える
ことがない。

【００２８】図６および図７は本発明の第２実施例によ
る消音装置を示しており、その全体は５１で示される
が、第１実施例と対応する部分については同一の符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

【００２９】本実施例における主消音器５２の内部は、
第１実施例と同様に、隔壁５６により空気室５４および
閉塞空間５５が形成され、空気室５４に面してスピーカ
６、６が配設されている。また、同様に排気管２の開口
端２ａ外方には、一端が空気室５４に連通する長さＬ₁
の第１音響ポート５７が排気管２と同心的に形成され、
これら排気管２と第１音響ポート５７との間に位置する
ように、同じく排気管２と同心的に、一端が閉塞空間５
５に連通する長さＬ₂ の第２音響ポート５８が形成され
ている。これら第１、第２音響ポート５７、５８の他端
は排気管２の開口端２ａの端面と同一線上にあって外部
に開放しており、また、これらの端部にはそれぞれネッ
ト状のフィルタ５９、６０を装着して、外部からの異物
等の混入を防いでいる。さらに、消音偏差検出器１３
が、第１実施例と同様に、排気管２外部近傍の中心部に
位置し、その検出出力ｅが消音信号発生装置１４に供給
されるようになっている。

【００３０】すなわち、本実施例では空気室５４の容積
で決まる空気のスチフネスと長さＬ₁ の第１音響ポート
５７内の体積で決まる所定の空気質量により形成される
音響的な第１共鳴系と、閉塞空間５５の空気のスチフネ
スと長さＬ₂ の第２音響ポート５８内の体積で決まる所
定の空気質量により形成される音響的な第２共鳴系との
２つの共鳴系を形成し、その第１共鳴系の共鳴周波数ｆ
₁ と第２共鳴系の共鳴周波数ｆ₂ とが離れた周波数（ｆ
₁ ＞ｆ₂ ）となるように設定されている。

【００３１】本発明の第２実施例による消音装置５１は
以上のように構成されるが、次にこの作用について説明
する。

【００３２】消音信号発生装置１４は、エンジンの振動
を検出する振動検出器３８の検出出力ＲＥＦと消音偏差
検出器１３の検出出力ｅとにより消音信号ｙを発生さ
せ、これがスピーカ６、６に供給される。スピーカ６、
６は空気室５４と第１音響ポート５７の空気質量により
形成される第１共鳴系を駆動すると共に、閉塞空間５５
と第２音響ポート５８により形成される第２共鳴系を駆
動する。これら空気室５４と閉塞空間５５のスチフネ
ス、および第１、第２音響ポート５７、５８の空気質量
により、ｆ₁ 、ｆ₂ の異なる２つの周波数（ｆ₁ ＞ｆ
₂ ）で共鳴させることができ、よって、図２８に示すよ
うに広い周波数帯域にわたって効率よく消音音波を発生
することができるため、より省エネルギで効率よく排気
管２からの騒音を消音することができる。

【００３３】図８および図９は本発明の第３実施例によ
る消音装置を示しており、その全体は６２で示される
が、第２実施例と対応する部分については同一の符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

【００３４】主消音器６３のケーシング６４内部には、
隔壁６６により空気室６５、６５が相連通して環状に形
成され、この空気室６５、６５を前面にしてスピーカ
６、６が配設されている。本実施例では、スピーカ６、
６の背後空間６７、６７に音響共鳴管７０がケーシング
６４内で屈曲して形成されている。また、第２実施例と
同様に、排気管２の開口端２ａと同心的に第１、第２音
響ポート６８、６９が配設されており、これらの一端が
それぞれ空気室６５、６５および音響共鳴管７０、７０
に連通しており、他端が外部に開放している。音響共鳴
管７０、７０はスピーカ６、６の背後から第２音響ポー
ト６９の開口端に至るまで、その断面積がほぼ一様にな
るように形成されており、その共鳴周波数は、音道長す
なわち音響共鳴管７０、７０と第２音響ポート６９を合
計した長さによって決まる。つまり、音響共鳴管７０、
７０は消音音波を騒音の主周波数成分に共鳴させるべ
く、気柱共鳴を利用するためにその形状が長大となる
が、装置の外形がコンパクトになるように屈曲させて形
成されている。

【００３５】すなわち、空気室６５のスチフネスと第１
音響ポート６８の空気質量で形成される第１共鳴系と、
音響共鳴管６７、６７および第２音響ポート６９の音道
長による第２共鳴系を形成し、それぞれの共鳴周波数ｆ
₁ 、ｆ₂ を相異なるように設定することにより、第２実
施例と同様に、広い周波数帯域にわたって排気管２から
の騒音を効率良く消音するのであるが、本実施例では、
共鳴周波数ｆ₂ を気柱共鳴を利用した共鳴管で得るよう
にしている点で第２実施例と異なる。

【００３６】図１０および図１１は本発明の第４実施例
による消音装置を示しており、その全体は７１で示され
るが、第１実施例と対応する部分については同一の符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００３７】主消音器７２のケーシング７３内には隔壁
７４、７５および仕切板８３（図１１参照）により、そ
れぞれ容積の異なる第１、第２空気室７７、７８が形成
され、これら第１、第２空気室７７、７８を前面にして
スピーカ６、６が配設されている。スピーカ６、６の背
後空間は第１、第２閉塞空間７９、８０として形成され
ているが、これらも互いに独立している。また、第１閉
塞空間７９の背後（図１０において上方）には隔壁７６
により補助空間８１が形成されており、これは第２閉塞
空間８０と連通している。さらに、第１、第２空気室７
７、７８にその一端が連通する音響ポート８２の内部空
間は、仕切板８３により２つに仕切られている。

【００３８】すなわち、２分割された音響ポート８２と
容積の異なる第１、第２空気室７７、７８により共鳴周
波数が異なる２つの共鳴系が形成されるように構成され
ることにより、排気管２の開口端２ａの両側で２つの共
鳴周波数の消音音波が発生し、上述の第２、第３実施例
と同様に、効率良く騒音を消音することができる。

【００３９】図１２および図１３は本発明の第５実施例
による消音装置を示しており、その全体は８６で示され
るが、第１実施例と対応する部分については同一の符号
を付し、その詳細な説明は省略する。

【００４０】主消音器８７のケーシング８８の内壁は、
図示するように、排気管２の外壁に接して固定されてお
り、その内部は隔壁９１により空気室８９と閉塞空間９
０が形成され、空気室８９を前面にしてスピーカ６が配
設されている。また、上述の各実施例と異なり、空気室
８９に一端が連通する音響ポート９２は排気管２の開口
端２ａと同心的にではなく、近接して配置されている。
なお、音響ポート９２の開口端にはネット上のフィルタ
９３が設けられている。

【００４１】本実施例も空気室８９のスチフネスと音響
ポート９２の空気質量で形成される共鳴系により、音響
ポート９２から効率よく消音音波が発生する。また、音
響ポート９２を排気管２と同心的に配置した場合に比べ
て音源直径が大きくなるが、上述の第１実施例とほぼ同
様な消音効果が得られる。

【００４２】図１４乃至図１６は本発明の第６実施例に
よる消音装置を示しており、その全体は９６で示される
が、第１実施例と対応する部分については同一の符号を
付し、その詳細な説明は省略する。

【００４３】本実施例の主消音器９７のケーシング９８
内部は、上述の各実施例と異なり、図１６に示すように
直角に屈曲した隔壁９９により空気室１００と閉塞空間
１０１が形成され、空気室１００に面して配設されるス
ピーカ６、６が重力に向かって下向き、つまりケーシン
グ９８の底面に消音音波を発生するようになっている。

【００４４】本実施例によれば、第１実施例と同様な作
用を得ることができるとともに、音響ポート９から多量
の水が混入したとしても、スピーカ６の振動板２１に直
接接触することがないので、スピーカ６の動作を常に安
定に保つことができる。

【００４５】以上、本発明の各実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれらに限定されることなく、本発
明の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００４６】例えば以上の実施例では、音波発生手段と
してのスピーカ６はダイナミック形スピーカとして説明
したが、これに代えて、圧電スピーカや、ピストンとリ
ニアモータを組み合わせたもの、あるいはピストンとク
ランクを組み合わせたものでもよい。

【００４７】また、図１７は主消音器の正面図を示して
いるが、ケーシング１０３を円筒形状とし、１つの空気
室に面して音波発生手段であるスピーカ６を複数（図で
は４個）配置することで、より大音圧の消音音波を発生
させるようにした例である。このように、スピーカを複
数使用した場合、背後の閉塞空間は共用してもよいが、
仕切板などで仕切ることによりスピーカごとに独立して
設けると、歪みや干渉が改善され、より優れた消音効果
を得ることができる。

【００４８】また、図１８は上述の第２実施例の変形例
を示すが、図において図６と対応する部分については同
一の符号を付すとともに、その符号に（ ’）を付すも
のとする。すなわち、第２実施例では第１音響ポート５
７を第２音響ポート５８の外周側に形成したが、本変形
例では第２音響ポート５８’を第１音響ポート５７’の
外周側に形成した例である。本変形例においても、第２
実施例と同様な効果を得ることができるのは勿論であ
り、また、同じ技術的思想に基づいて、第３実施例につ
いても同様の変形が可能である。

【００４９】また、図１９は図１８の変形例を示すが、
図において図１８と対応する部分については同一の符号
を付すとともに、その符号に（ ”）を付すものとす
る。すなわち、本変形例は空気室５４”に面するスピー
カ６”を複数（本変形例では４個）にしたものであり、
より大音圧の消音音波を発生することができる。なお、
空気室５４”を第１空気室、閉塞空間５５”を第２空気
室とすれば、第２音響ポート５８”を廃して第２空気室
５５”を閉塞空間としたり、第１音響ポート５７”を廃
して第１空気室５４”を閉塞空間とすることも、当然可
能である。

【００５０】図２０は上述の第３実施例の変形例を示す
が、図において、図８と対応する部分については同一の
符号を付すとともに、その符号に（ ’）を付すものと
する。すなわち、本変形例ではスピーカ６’、６’の前
面空間１０４、１０４を音響共鳴管１０５、１０５とし
て形成し、かつ音響共鳴管６７’の共鳴周波数と異なる
共鳴周波数が得られるように形成した例である。本変形
例においても、第３実施例と同等の効果が得られるとと
もに、消音音波の通る音道を屈曲させて形成しているの
で、コンパクトな形状で効率良く大音圧を発生すること
ができる。

【００５１】また、以上の実施例では、排気管２の外部
に配置される消音偏差検出器１３を音源中心、つまり排
気管２の中心部に位置するようにして説明したが、これ
に限らない。すなわち、消音偏差検出器１３の位置は、
排気管２の開口端２ａから音源直径の１倍以上離れてい
ればよく、例えば図２４（後述）に示すように、排気ガ
スが直接触れない位置に配置した場合は、熱的な耐久性
を高めることができ、気流の影響も小となるので、その
安定性や消音性能を高めることができる。

【００５２】また、上述の第４実施例では、２つの異な
る共鳴系を形成するのに第１、第２空気室７７、７８の
容積をそれぞれ変えていたが、これに代えて、仕切板８
３の位置を変えて、音響ポート８２の内部容積を変える
ようにしても、同等の効果が得られるのは明らかであ
る。なお、実施例ではそれぞれ２つの空気室および音響
ポートの内部空間を形成したが、さらに複数、形成して
もよい。

【００５３】また、図２１に示すように、環状の空気室
１０７内の音響ポート９近傍に遮蔽部材１０８を取り付
けることにより、音響ポート９の開口端から圧力のある
水流が混入しても、スピーカ６、６に直接接触せず、ス
ピーカ６、６を保護することができるとともに、その動
作を常に安定にすることができる。遮蔽部材１０８の形
状は、例えば、音響ポート９の内径よりも大きいリング
状で、排気管２に固定してもよい。

【００５４】水抜き孔は雨天時または洗車時に必要であ
り、これは空気室の底壁または側壁底部ならどこでも形
成し得るが、図２（第１実施例）のように水抜き孔１０
を音響ポート９側の側壁底部に形成すれば、水抜き孔か
らの漏洩音も消音偏差検出器１３に感度良く検出され、
この漏洩音も含んだ合成音について消音制御されるの
で、消音性能が低下することはほとんどない。なお、水
抜き孔と蒸発孔は第１実施例でのみ説明および図示して
いるが、他の実施例においても形成されているものとす
る（ただし、各実施例ごとに形成位置が異なる）。

【００５５】図２２および図２３は、音響ポート１１０
の底面をケーシング１１２内の空気室１１１の底面（図
２２は説明上ケーシング１１２の側断面図を示している
が、空気室１１１は第１実施例と同様に環状である。）
と同一にすることで、音響ポート１１０が水抜き孔を兼
ね、消音性能に何ら影響を与えることなく、空気室１１
１の水分を排出することができる。なお、音響ポート１
１０の底面を空気室１１１よりも低くしても、同様の効
果が得られる。また、同じ技術的思想に基づいて、音響
ポートの天面を空気室天面と同一、あるいは音響ポート
側を高くすることで、音響ポートが水蒸気の蒸発孔を兼
ね、消音性能に何ら影響を与えることなく、空気室の水
蒸気を排出することができる。

【００５６】さらに、図２４で示すように、音響ポート
１１４をその天面と底面が空気室の天面と底面にそれぞ
れ一致するような縦型の楕円形状とすることで、空気室
の水抜きと水蒸気の蒸発に関して、両方の機能を同時に
果たすことができるのは云うまでもないが、この場合、
音源が縦長の楕円となるので消音音波の横の広がりが良
くなり、最も問題となる水平方向に伝搬する騒音をより
効率的に消音することができる。またこの場合、消音偏
差検出器１３は、図中一点鎖線で示すように、水平方向
に広がる音波について感度良く検知できるような位置に
配置すると、さらにその効果を高めることができる。

【００５７】また、図２５および図２６に示すように、
音響管１１７に不透明なフード１１６を取り付けること
でケーシング１１８内部の空気室内を暗とすることがで
き、また、雨滴の混入を防ぐことができるので、スピー
カの動作を長期にわたって安定させることができる。さ
らに、太陽光線をシャットアウトしてスピーカを保護す
ることができる。

【００５８】空気室内部の水分は排気管からの熱伝導に
より効率よく蒸発されるが、空気室を形成する部材、す
なわちケーシングや隔壁に熱伝導の良い材料を用いた
り、図２１で示すように、水分蒸発のための電熱線１２
１、１２１を空気室１２０、１２０の底部に設置すれ
ば、より効率良く蒸発させることができる。

【００５９】また、空気室内部や音響ポートの内壁部に
吸音材を設置することにより、あるいは、空気室の対向
する平行面の一方を傾斜させることにより、不要な定在
波や響きを抑制でき、遅延フィルタのタップ数を少なく
でき（タップ数は響きの減衰時間で決まる）、計算時間
を短縮できるので、高周波成分の消音性能を伸ばした
り、消音信号発生装置のコストを下げることができる。

【００６０】消音偏差検出器１３は、上述した図２９Ａ
の構成に限らず、図２９Ｂ乃至図２９Ｄのように構成し
てもよい。すなわち、図２９Ｂは複数（図では６箇所）
の音波導入口を密閉ケーシング１２３の側面に設けた例
であり、図２９Ｃは密閉ケーシング１２５の前後端に風
防１２５ａ、１２５ｂを設けて、背後の気流の流れをス
ムースにし、気流騒音を低減することで、Ｓ／Ｎ比を改
善した例である。また、図２９Ｄは、図２９Ｃと同様
に、密閉ケーシング１２６の前後端に流線形状の風防１
２６ａ、１２６ｂを設けてＳ／Ｎ比を改善するととも
に、内部に吸音材１２７を備えており、これにより密閉
ケーシング１２６内部の共鳴音を低減して、より確実に
消音偏差を検知できるようにした例である。

【００６１】また、以上の実施例で説明した音響ポート
はともに直管としたが、開口端をＲ形状とすれば、音響
ポート内の空気が振動する際の気流騒音を低減すること
ができ、より優れた消音効果を得ることができる。ま
た、図３０に示すように、音響ポート１２９の開口端部
にストレート、エクスポーネンシャルまたはハイパボリ
ック等の曲線形状を有する音響ホーン１３０を設け、音
響ホーン１３０の内側あるいは音響ホーン１３０の開口
端近傍に消音偏差検出器１３を配置することにより、周
囲の音響特性や外乱の影響を大きく低減でき、より確実
に、安定した消音動作をさせることができる。さらに、
音響ポートの断面形状は円または楕円に限らず、四角形
や他の多角形であっても、同様な効果が得られるのは明
らかである。

【００６２】また、以上の第２、第３実施例のように、
２つの音響ポートが排気管と同心的に配置された例では
音源直径が大となるが、図３１に示すように、内側の第
２音響ポート１３３を排気管２より若干短くし、外側の
第１音響ポート１３２の開口端を内側に絞り込むことに
より、音源直径を小とすることができ、指向特性や高域
消音限界が改善され、より優れた消音性能を発揮するこ
とができる。

【００６３】さらに、以上の各実施例では、消音装置は
車両のマフラーとして説明したが、これに限らず、エン
ジン排熱を回収し電力と熱を同時に供給するコージェネ
レーションシステム等の発電システムにおける排気消音
器としても本発明に適用可能である。なお、以上の各実
施例では、音響ポートの長さをＬ、Ｌ₁ またはＬ₂ とし
たが、この長さを変えるだけでも共鳴系の共鳴周波数を
変えることができるのは明らかである。また、共鳴系を
形成しなくてもよい。

【００６４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の消音装置に
よれば、装置全体の大きさを従来とほぼ同じとしなが
ら、エンジンの出力損失を大幅に低減でき、また従来困
難とされていた低周波数帯域の騒音をも大幅に低減する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による消音装置を示す断面
図である。

【図２】同正面図である。

【図３】同装置の音波発生手段としてのスピーカの拡大
断面図である。

【図４】同音波発生手段の取り付け構造を示す部分破断
断面図である。

【図５】同装置の消音信号発生装置のブロック図であ
る。

【図６】本発明の第２実施例による消音装置を示す断面
図である。

【図７】同正面図である。

【図８】本発明の第３実施例による消音装置を示す断面
図である。

【図９】同正面図である。

【図１０】本発明の第４実施例による消音装置を示す断
面図である。

【図１１】同正面図である。

【図１２】本発明の第５実施例による消音装置を示す断
面図である。

【図１３】同正面図である。

【図１４】本発明の第６実施例による消音装置を示す断
面図である。

【図１５】同正面図である。

【図１６】同側面図である。

【図１７】本発明の消音装置における主消音器のケーシ
ングの形状の変形例を示す図である。

【図１８】図６の変形例を示す図である。

【図１９】図１８の変形例を示す図である。

【図２０】図８の変形例を示す図である。

【図２１】上記実施例の変形例である遮蔽部材の取り付
け例を示す断面図である。

【図２２】本発明の第１実施例における水抜き孔の変形
例を示す側断面図である。

【図２３】同正面図である。

【図２４】本発明の第１実施例における水抜き孔および
蒸発孔の変形例を示す正面図である。

【図２５】上記実施例の変形例であるフードの取り付け
例を示す側面図である。

【図２６】同正面図である。

【図２７】上記実施例の変形例である電熱線の取り付け
例を示す断面図である。

【図２８】本発明の第２乃至第４実施例の作用を説明す
るための図である。

【図２９】Ａは本発明に係る消音偏差検出手段としての
消音偏差検出器の断面図であり、Ｂ乃至Ｄは、それぞれ
Ａの変形例を示す図である。

【図３０】本発明の実施例の変形例を示す音響ホーンの
断面図である。

【図３１】本発明の第２乃至第４実施例における音響ポ
ートの形状の変形例を示す断面図である。

【符号の説明】

１消音装置２排気管５ケーシング６スピーカ７空気室８閉塞空間９音響ポート１０水抜き孔１２蒸発孔１３消音偏差検出器１４消音信号発生装置５１消音装置５３ケーシング５４空気室５５閉塞空間５７第１音響ポート５８第２音響ポート６２消音装置６４ケーシング６５空気室７０音響共鳴管６８第１音響ポート６９第２音響ポート７１消音装置７３ケーシング７７第１空気室７８第２空気室７９第１閉塞空間８０第２閉塞空間８３仕切板８６消音装置８８ケーシング８９空気室９０閉塞空間９２音響ポート９６消音装置９８ケーシング１００空気室１０１閉塞空間１０５音響共鳴管１０８遮蔽部材１１６フード１２１電熱線１３０音響ホーン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】直線的な排気管外近傍に消音偏差検出手
段が配置され、前記排気管の近傍に少なくとも１つの音
波発生手段を設置し、該音波発生手段の背後を密閉する
ように形成された閉塞空間を有する密閉ケーシングが形
成され、前記音波発生手段の前面に空気室を設け、前記
排気管を同心的に囲むよう音響ポートが設置され、その
一端が前記空気室と連通し、他端が外方と連通すること
を特徴とする消音装置。
【請求項２】前記空気室のスチフネスと前記音響管内
の空気質量とにより、騒音の主たる周波数で共鳴するよ
うにした請求項１に記載の消音装置。
【請求項３】直線的な排気管外近傍に消音偏差検出手
段が配置され、前記排気管の近傍に少なくとも１つの音
波発生手段を設置し、該音波発生手段の背後を密閉する
ように形成された閉塞空間を有する密閉ケーシングが形
成され、前記音波発生手段の前面に空気室を設け、前記
排気管と同心的に第１、第２の音響ポートが設置され、
一方の音響ポートの一端が前記空気室と連通し、他方の
音響ポートの一端が前記閉塞空間と連通し、それぞれの
他端が外方と連通し、前記空気室のスチフネスと前記一
方の音響ポート内の空気質量とにより第１の共鳴系を形
成し、前記閉塞空間のスチフネスと前記他方の音響ポー
トの空気質量とにより第２の共鳴系を形成したことを特
徴とする消音装置。
【請求項４】前記空気室に面して、複数の音波発生手
段を配置した請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の
消音装置。
【請求項５】直線的な排気管外近傍に消音偏差検出手
段が配置され、前記排気管の近傍に少なくとも１つの音
波発生手段を設置し、該音波発生手段の前面に空気室を
設け、前記排気管と同心的に第１、第２の音響ポートが
設置され、一方の音響ポートの一端が前記空気室に連通
し、他方の音響ポートの一端が前記音波発生手段の背後
空間と連通し、それぞれの他端は外方と連通しており、
前記空気室のスチフネスと前記一方の音響ポート内の空
気質量とにより第１の共鳴系を形成し、前記背後空間か
ら前記他方の音響ポートの外方と面する開口部に至る所
定の管路を屈曲させて形成し、該管路の全長によって決
まる第２の共鳴系を形成したことを特徴とする消音装
置。
【請求項６】直線的な排気管外近傍に消音偏差検出手
段が配置され、前記排気管の近傍に少なくとも１つ音波
発生手段を設置し、前記排気管と同心的に第１、第２の
音響ポートが設置され、一方の音響ポートの一端が前記
音波発生手段の背後空間と連通し、他方の音響ポートの
一端が前記音波発生手段の前面空間と連通し、それぞれ
の他端は外方と連通しており、前記背後空間と前記前面
空間との２つの空間から前記一方の音響ポートと前記他
方の音響ポートのそれぞれの外方に面する開口部に至る
２つの所定の管路を屈曲させて独立形成させ、該管路の
全長によって決まる２つの共鳴系を形成したことを特徴
とする消音装置。
【請求項７】前記第１、第２の音響管のうち最外周の
音響管を内側に絞り込んで小径とした請求項３乃至請求
項６のいずれかに記載の消音装置。
【請求項８】直線的な排気管外近傍に消音偏差検出手
段が配置され、前記排気管の近傍に少なくとも１つの音
波発生手段を設置し、該音波発生手段の背後を密閉する
ように形成された閉塞空間を有する密閉ケーシングが形
成され、前記音波発生手段の前面に空気室を設け、前記
排気管の近傍に音響ポートが設置され、その一端が前記
空気室と連通し、他端が外方と連通することを特徴とす
る消音装置。
【請求項９】前記複数の音波発生手段に、それぞれ異
なる容積の空気室が面しており、前記音響ポートの内部
空間が複数に仕切られ、該音響ポート内部の各空間が、
前記空気室のいずれかと連通している請求項４に記載の
消音装置。
【請求項１０】前記空気室の内部に前記音響ポートの
内寸よりも大きな外寸を有する遮蔽部材を前記音響ポー
トに近接して配置した請求項１又は請求項２に記載の消
音装置。
【請求項１１】前記音波発生手段は、重力に対して下
向きに配置される請求項１又は請求項２に記載の消音装
置。
【請求項１２】前記音響ポート内側の底面が、前記空
気室内部の底面と一致するか、これよりも低く形成した
請求項１又は請求項２に記載の消音装置。
【請求項１３】前記音響ポート内側の天面が、前記空
気室内部の天面と一致するか、これよりも高く形成した
請求項１又は請求項２に記載の消音装置。
【請求項１４】前記音響ポートの開口部端部に不透明
なフードを取り付けた請求項１又は請求項２に記載の消
音装置。
【請求項１５】前記空気室の底面に、電熱線が配置さ
れる請求項１又は請求項２に記載の消音装置。
【請求項１６】前記消音偏差検出手段は、円錐形状、
あるいは流線形状を有する不透明な密閉カプセルの先端
付近に受音部が防振支持され、前面に風防を備え、側面
または後部に１つ以上の開口部を有しており、前記風防
または該開口部は、密度の薄い不透明な材質で作られて
いる請求項１乃至請求項１５のいずれかに記載の消音装
置。
【請求項１７】前記音響ポートの開口部にホーン形状
を有する部材を取り付けた請求項１又は請求項２に記載
の消音装置。