JPH11119784A

JPH11119784A - 消音装置

Info

Publication number: JPH11119784A
Application number: JP9297786A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 弘之近藤
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1997-10-15
Publication date: 1999-04-30

Abstract

(57)【要約】【課題】音波発生器を熱から保護し、その耐久性を向
上させることができる消音装置を提供すること。【解決手段】ケーシング２６の音響管７が配設される
面とは反対側の面に、空気室１０に外気を導入可能な空
気孔２６ａを設けると共に、ケーシング２６の内部に音
響管７側から空気孔２６ａ側へ向かう空気の流れを制限
する弁装置２８を設ける。これにより、空気室１０に外
気を導入すると共に、音響管７側の空気を空気室１０内
に導入されるのを抑制することができるので、スピーカ
４Ａ〜４Ｄを冷却することができると共に、その耐久性
を向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブ・ノイ
ズ・コントロール（ＡＮＣ）技術を用いた消音装置に関
し、更に詳しくは、音波発生器の前面と排気管の外壁面
との間に空気室を画成するケーシングと、上記空気室に
一端が連通し上記排気管の開口端部を同心的に囲む音響
管とを備えた消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の従来技術として、例えば図１０
に示すような消音装置がある。騒音源９の近傍に一端が
配置される排気管１には、音波発生器であるスピーカ４
Ａ、４Ｃの前面と排気管１の外壁面との間に空気室１０
を画成するケーシング６が設けられ、さらに、この空気
室１０に一端が連通する音響管７が排気管１の開口端部
１ａを同心的に囲むように設けられている。スピーカ４
Ａ、４Ｃの背面空間は背面ケーシング８Ａ、８Ｃにより
画成されている。スピーカ４Ａおよび４Ｃは空気室１０
内の空気のスチフネスと音響管７内の空気質量とにより
定まる共鳴系（ヘルムホルツ共鳴器）を駆動し騒音の主
たる周波数で共鳴させ、音響管７の開口端部７ａから放
射される消音用音波と排気管１の開口端部１ａから放射
される騒音Ｐとの干渉作用によって、騒音Ｐを打ち消す
作用を行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の消音装置は以上
のように構成されるのであるが、騒音源９が高温（４５
０℃以上）の排気ガスを発生するエンジンの場合、排気
管１もかなりの高温となる。したがって、音波発生器と
してのスピーカ４Ａ、４Ｃの前面（振動板）が排気管１
からの放射熱によって高温となり、破損あるいは劣化し
てしまう恐れがあるという問題がある。これにより、ス
ピーカ４Ａ、４Ｃの耐久性を向上させることができな
い。

【０００４】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、音波
発生器を熱から保護し、その耐久性を向上させることが
できる消音装置を提供することを課題とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、騒音源に
一端が近接または当接される排気管と、前記騒音源の騒
音を検出する騒音検出器と、消音偏差を検出する消音偏
差検出器と、前記騒音検出器の出力および前記消音偏差
検出器の出力を受け、前記騒音と大きさが等しく、かつ
逆位相の音波を少なくとも１つの音波発生器から発生さ
せるための消音信号を形成する消音信号発生装置とを備
え、前記音波発生器の前面と前記排気管の外壁面との間
に空気室を画成するケーシングと、前記空気室に一端が
連通し前記排気管の開口端部を同心的に囲む音響管とを
備えた消音装置において、前記ケーシングの前記音響管
が配設される面とは反対側の面に前記空気室に外気を導
入可能な空気孔を設けると共に、前記ケーシングの内部
に前記音響管側から前記空気孔側へ向かう空気の流れを
制限する弁装置を設けたことを特徴とする消音装置、に
よって解決される。

【０００６】本発明は、ケーシングの音響管が配設され
る面とは反対側の面に空気室に外気を導入可能な空気孔
を設けると共に、ケーシングの内部の音響管側から空気
孔側へ向かう空気の流れを制限する弁装置を設けること
によって、音響管からの騒音と同振幅逆位相の音波の放
射時に発生する空気振動により空気孔から空気室内に外
気を導入して空気室および音波発生器を冷却すると共
に、音響管側の空気が空気室内に導入されるのを抑制す
るようにしている。これにより、音波発生器を熱から保
護し、その耐久性を向上させることができる。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。

【０００８】図１および図２は本発明の第１の実施の形
態による消音装置を示し、その全体は２１で示される。
排気管１の一端部は騒音源（本実施の形態ではエンジン
発電機システムにおけるエンジン）９に近接して配置さ
れている。排気管１の内部には騒音源９からの騒音Ｐを
検出する騒音検出器２が設けられ、また、排気管１の開
口端部１ａの外方には消音偏差検出器３が設けられてい
る。これら騒音検出器２の出力ｘおよび消音偏差検出器
３の出力ｅを受ける消音信号発生装置５は、騒音Ｐの大
きさと大きさが等しく、かつ逆位相の消音用音波を音波
発生器であるスピーカ４Ａ、４Ｂ、４Ｃおよび４Ｄから
発生させるための消音信号ｙを形成する。

【０００９】図５は消音信号発生装置５の詳細を示して
いる。騒音検出器２の出力ｘは増幅器１１、Ａ／Ｄコン
バータ１２を介してアダプティブ・フィルタ（以下、Ａ
ＤＦと略称する。）１４および遅延フィルタ１３に供給
される。ＡＤＦ１４はＮ個のタップを有し、これらは係
数演算器１５の出力によりその係数が更新される。遅延
フィルタ１３は、スピーカ４Ａ〜４Ｄ→空気室１０→音
響管７→消音偏差検出器３までの経路に相当する音響的
な伝達特性を備えている。すなわち、この時間遅れを考
慮して遅延フィルタ１３の係数が定められており、これ
は予め計測または同定されたものである。また、消音偏
差検出器３の出力ｅは増幅器１６、Ａ／Ｄコンバータ１
７を介して係数演算器１５に供給される。係数演算器１
５はＡＤＦ１４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。ＡＤＦ１４にて形成された消
音信号ｙは、Ｄ／Ａコンバータ１８、増幅器１９を介し
てスピーカ４Ａ〜４Ｄに供給され、ここから騒音Ｐと大
きさが等しく、かつ逆位相の消音用音波を発生させる。
消音信号発生装置５は以上のような公知のＡＮＣ制御技
術が用いられた構成となっている。

【００１０】本実施の形態では、空気室１０を画成する
ケーシング２６の側壁面に４つのスピーカ４Ａ〜４Ｄを
配置している。この空気室１０に一端が連通する音響管
７は排気管１の開口端部１ａを同心的に囲んでいる。そ
して、空気室１０内の空気のスチフネスと音響管７の環
状の内部空間２７の空気質量とにより定まる共鳴系を４
つのスピーカ４Ａ〜４Ｄにより駆動して騒音の主たる周
波数で共鳴させ、消音用音波を音響管７の開口端部７ａ
から放射するようにしている。このように、本実施の形
態ではケーシング２６と音響管７とにより、いわゆるヘ
ルムホルツ共鳴器を構成している。スピーカ４Ａ〜４Ｄ
の各背面空間は、それぞれ背面ケーシング８Ａ、８Ｂ、
８Ｃおよび８Ｄにより画成され、各スピーカ４Ａ〜４Ｄ
の振動板の振動に影響を与えない十分な容積を有してい
る。

【００１１】ケーシング２６の音響管７が配設される面
とは反対側の面には、複数の空気孔２６ａが排気管１と
同心的な円を描くように複数形成されている。空気孔２
６ａは図９に示すようにその内壁面が内方へ突出する曲
面形状を呈するように形成されている。また、ケーシン
グ２６の音響管７側の内壁面には、音響管７側から上記
空気孔２６ａへ向かう空気の流れを制限する弁装置２８
が設けられている。弁装置２８は、金属製のストッパ部
材３１とゴム製の弁部材３２とから構成される。このう
ち一方のストッパ部材３１は、排気管１の外径より大き
く音響管７の内径よりも小さい内径を有する板状の部材
で、その板面に空気の通過を可能ならしめる複数の小孔
３１ａ、３１ａ、・・・を備えている（図４参照）。他
方の弁部材３２は、ストッパ部材３１と同様に環状に形
成され、その外周縁部がストッパ部材３１とケーシング
２６の内壁面との間で支持される。したがって図３にお
いて一点鎖線で示すように、弁部材３２の内周側が音響
管７側へ弾性変形可能となっている。そこで本実施の形
態では、この弁部材３２をストッパ部材３１の周方向に
沿って複数の弁部３２ａ、３２ａ、・・・で構成するこ
とにより、弁部材３２の上記弾性変形を容易にしてい
る。

【００１２】本実施の形態による消音装置２１は以上の
ように構成され、次にこの作用について説明する。

【００１３】排気管１の開口端部１ａから排出される騒
音Ｐは、音響管７の開口端部７ａから放射される消音用
音波（騒音Ｐと同振幅逆位相の音波）との相互作用によ
り消音される。このとき、消音偏差検出器３の位置で騒
音Ｐがゼロとなるように、消音信号発生装置５において
消音信号ｙが調整される。

【００１４】消音用音波は、空気室１０内の空気のスチ
フネスと音響管７の内部空間の空気質量とにより定まる
共鳴系の共鳴振動により発生される。この共鳴振動に伴
い、音響管７の軸方向に沿って空気の振動が生じるが、
このうち空気室１０側から音響管７側へ向かう空気の振
動により、空気室１０内の空気を弁装置２８、あるいは
弁装置２８と排気管１の外壁面との間の空間を介して音
響管７側へ流し、これと同時に空気孔２６ａから空気室
１０内に外気（ケーシング２６の外部の空気）を導入す
る。逆に、音響管７側から空気室１０側へ向かう空気の
振動時には、弁装置２８によって空気室１０側への空気
の流れが制限される。このように、弁装置２８は消音用
音波発生時の共鳴振動でもって開閉され、全体として空
気室１０側から音響管７側へ向かう方向に空気が流れ
る。

【００１５】したがって、本実施の形態によれば、空気
室１０よりも低温の外気を空気孔２６ａを介して空気室
１０に導入することによってスピーカ４Ａ〜４Ｄの前面
（振動板）を冷却することができる。また、音響管７の
内部空間２７から空気室１０へ向かう空気の流れを弁装
置２８により制限することができるので、排気管１の開
口端部１ａから排出された高温の排気ガスを含む空気が
空気室１０内に導入されるのを低減することができる。
以上により、スピーカ４Ａ〜４Ｄを熱から保護してその
耐久性を向上させることができる。

【００１６】また、本実施の形態によれば、空気孔２６
ａの内壁面を内方へ突出する曲面形状としているので、
外気がこの空気孔２６ａを通過する際の音のひずみを少
なくすることができ、所期の消音用音波を発生させるこ
とができる。

【００１７】図６は、本発明の第２の実施の形態による
消音装置を示しており、全体として４１で示される。な
お、図において上述の第１の実施の形態と対応する部分
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。

【００１８】本実施の形態による消音装置４１は、空気
孔２６ａのそれぞれに、音響管７側から空気孔２６ａ側
へ向かう空気の流れを制限する弁装置４４を設けてい
る。弁装置４４は、空気孔２６ａを空気室１０側から開
閉可能なゴム製の弁体４５を蝶番いに支持されることに
より構成され、空気孔２６ａを介して空気室１０へ外気
が導入されるときには開弁し、その逆は閉じるようにな
っている。

【００１９】したがって本実施の形態によっても、上述
の第１の実施の形態と同様な効果を得ることができると
共に、第１の実施の形態よりも大きな空気の振動で消音
用音波を放射することができ、効率的に大音圧を発生さ
せることができる。これは、音響管７の内部の空気質量
に空気孔２６ａから導入される外気の空気質量が加わる
ので、結果的に共鳴系の音響質量が増大し、空気振動の
振幅が大きくなるからである。また本実施の形態によれ
ば、弁体４５をゴム製としているので、弁装置４４が閉
じる際の弁体４５とケーシング２６との間の衝撃音（叩
き音）を低減することができ、これにより所期の消音用
音波を発生させることができる。

【００２０】以上、本発明の各実施の形態について説明
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。

【００２１】例えば以上の各実施の形態では、自家用、
非常用またはコージェネレーションシステム用のエンジ
ン発電機システムに本発明を適用した例について説明し
たが、例えば自動車用エンジンについても本発明は適用
可能である。この場合、排気管１の一端部はエンジンの
シリンダブロックに当接して配置される。

【００２２】また、以上の第２の実施の形態では、弁装
置４４における弁体４５をゴム製としたが、これに代え
て図７に示すように、弁体４５とケーシング２６との当
接部分にゴムで成る緩衝材４６を弁体４５に設けるよう
にしてもよい。

【００２３】また、以上の第２の実施の形態において説
明した弁装置４４の代わりに、図８に示すように、大径
部５４ａおよび小径部５４ｂを有する断面エの字形のゴ
ムで成る弁体５４の軸部５４ｃを、当該軸部５４ｃの軸
方向に沿って摺動可能にケーシング２６に貫通させ、こ
の弁体５４の大径部５４ａにより空気孔２６ａを開閉可
能に構成するようにしてもよい。

【００２４】なお、以上の各実施の形態では、音波発生
器として４つのスピーカ４Ａ〜４Ｄをケーシング２６に
配設したが、その数を増減して配設可能であることは言
うまでもなく、また、上述の第１の実施の形態において
説明した弁装置２８の内径の大きさも適宜、変更可能で
ある。

【００２５】

【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、音響管が配設される面とは反対側のケーシング
の面に、空気室に外気を導入可能な空気孔を設けると共
に、ケーシングの内部の音響管側から空気孔側へ向かう
空気の流れを制限する弁装置を設けたので、音響管から
の騒音と同振幅逆位相の音波の放射時に発生する空気振
動により空気孔から空気室内に外気を導入して音波発生
器を冷却することができると共に、音響管側の高温の空
気が空気室内に導入されるのを抑制することができる。
これにより、音波発生器を熱から保護し、その耐久性を
向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態による消音装置を示
す側断面図である。

【図２】同正面図である。

【図３】図１の要部の拡大図である。

【図４】図１における弁装置の構成要素の一つであるス
トッパ部材の部分拡大正面図である。

【図５】本発明に係る消音信号発生装置の構成を示すブ
ロック図である。

【図６】本発明の第２の実施の形態による消音装置を示
す側断面図である。

【図７】同変形例を示す要部の拡大図である。

【図８】図６の更なる変形例を示す要部の拡大図であ
る。

【図９】本発明に係る空気孔を示す拡大断面図である。

【図１０】従来の消音装置を示す側断面図である。

【符号の説明】

１排気管２騒音検出器３消音偏差検出器４Ａスピーカ４Ｂスピーカ４Ｃスピーカ４Ｄスピーカ５消音信号発生装置７音響管２１消音装置２６ケーシング２６ａ空気導入孔２８弁装置３１ストッパ３２弁部材３２ａ弁部４１消音装置４４弁装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源に一端が近接または当接される排
気管と、前記騒音源の騒音を検出する騒音検出器と、消
音偏差を検出する消音偏差検出器と、前記騒音検出器の
出力および前記消音偏差検出器の出力を受け、前記騒音
と大きさが等しく、かつ逆位相の音波を少なくとも１つ
の音波発生器から発生させるための消音信号を形成する
消音信号発生装置とを備え、前記音波発生器の前面と前
記排気管の外壁面との間に空気室を画成するケーシング
と、前記空気室に一端が連通し前記排気管の開口端部を
同心的に囲む音響管とを備えた消音装置において、前記ケーシングの前記音響管が配設される面とは反対側
の面に前記空気室に外気を導入可能な空気孔を設けると
共に、前記ケーシングの内部に前記音響管側から前記空
気孔側へ向かう空気の流れを制限する弁装置を設けたこ
とを特徴とする消音装置。
【請求項２】前記空気室内の空気のスチフネスと前記
音響管内の空気質量とにより前記騒音の主たる周波数で
共鳴させると共に、この共鳴振動を利用して前記弁装置
を開閉させるようにしたことを特徴とする請求項１に記
載の消音装置。
【請求項３】前記弁装置は、前記排気管の外径よりも
大きく前記音響管の内径よりも小さい内径を有し、前記
ケーシングの内部の空気が通過可能な複数の小孔を備え
た板状のストッパ部材と、このストッパ部材を覆うよう
に前記ストッパ部材の前記音響管側の面に重ねて配置さ
れ、前記ストッパ部材の周方向に沿って複数の弁部に区
分されたゴム製で環状の弁部材とから成り、前記ケーシ
ングの前記音響管側内壁面に配設されることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載の消音装置。
【請求項４】前記弁装置は、前記空気孔を開閉可能に
前記ケーシングの前記空気孔側内壁面に配設される請求
項１または請求項２に記載の消音装置。
【請求項５】前記空気孔の内壁面は、内方へ突出する
曲面形状に加工されている請求項１から請求項４のいず
れかに記載の消音装置。