JP2001123815A

JP2001123815A - 消音装置

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Publication number: JP2001123815A
Application number: JP29961199A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Kurisu; 清浩栗栖; Shinichi Abe; 真一阿部; Toshiyuki Tachibana; 敏幸橘
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 1999-10-21
Filing date: 1999-10-21
Publication date: 2001-05-08
Anticipated expiration: 2019-10-21
Also published as: JP3287467B2

Abstract

(57)【要約】【課題】進行波と後退波とによって発生するディップ
の影響を回避する。【解決手段】排気ダクト２のエラーマイクロホン６が
設けられている位置と、最終的な排気音の吐き出し口と
なる集合ダクト７の排出口７ａとの間に、パッシブ消音
器８を設ける。これにより、排気ダクト２内を伝搬する
排気音、所謂進行波は、パッシブ消音器８、及び排気ダ
クト２と集合ダクト７との結合部分２ａを経て、上記排
出口７ａに到達し、ここで一部が反射する。そして、こ
の反射により反対方向に伝搬する後退波は、それまでの
上記伝搬経路を経て、エラーマイクロホン６の位置に戻
る。このように、ディップの発生の原因となる上記後退
波は、エラーマイクロホン６の位置において、大きく減
衰される。従って、このように減衰された後退波により
発生するディップは、能動的な消音動作に対して殆ど影
響を及ぼさない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、消音の対象とする
音に対して、これと実質的に等大で逆位相の音波を干渉
させることにより、上記音を積極的に打ち消す、所謂能
動（アクティブ）型の消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記能動型消音装置は、主に、例えば２
００Ｈｚ以下の比較的に低周波帯域の音を効率良く消音
するのに用いられる。この消音装置の従来例を、図３に
示す。同図に示すように、この消音装置は、エンジン１
から排気ダクト２内を介して外部に排出される排気音を
消音の対象とするもので、排気ダクト２内の任意の位
置、例えばエンジン１寄りの位置に、上記排気音を収音
するためのリファレンスマイクロホン３を備えている。
このリファレンスマイクロホン３の出力信号、言わば騒
音信号ｘ（ｔ）は、例えばＤＳＰ（ディジタル信号処理
装置）やＣＰＵ（中央演算処理装置）により構成された
適応型ディジタルフィルタを有する制御部４に入力され
る。制御部４は、この騒音信号ｘ（ｔ）に基づいて、排
気ダクト２の上記リファレンスマイクロホン３が設けら
れている位置よりも下流側（同図の右方側）に配置され
た二次音源スピーカ（以下、単にスピーカという。）５
から、上記排気音と実質的に等大で逆位相の音波を放射
させるための消音制御信号ｙ（ｔ）を生成して、スピー
カ５に供給する。これにより、スピーカ５から、排気音
と実質的に等大で逆位相の音波が排気ダクト２内に放射
され、排気音が打ち消される。

【０００３】更に、排気ダクト２内の上記スピーカ５が
設けられている位置よりも下流側には、スピーカ５の放
射音によって排気音を打ち消した後の所謂残留雑音を収
音するためのエラーマイクロホン６が、結合されてい
る。このエラーマイクロホン６の出力信号、言わばエラ
ー信号ｅ（ｔ）もまた、制御部４に入力される。制御部
４は、このエラー信号ｅ（ｔ）の信号レベル、即ち上記
残留雑音が極力小さくなるように、上記適応型ディジタ
ルフィルタのフィルタ係数を更新し、即ち適応動作す
る。

【０００４】ところで、上記残留雑音は、最終的に排気
ダクト２の排出口２ａから外部に排出されるが、この排
出口２ａにおいて音響インピーダンスが急変するため、
残留雑音の一部は、同図に矢印２ｂで示すように、排出
口２ａで反射して、排気ダクト２内を反対方向（同図の
左方、即ち上流側）に向って伝搬する。そして、この排
気ダクト２内を反対方向に向って伝搬する所謂後退波
と、排気ダクト２内を普通に排出口２ａ側（同図の右
方、即ち下流側）に向って伝搬する所謂進行波とが、互
いに干渉して打ち消し合い、これによって、排気ダクト
２内の周波数特性にディップ（音圧が小さくなる場所）
が発生する。

【０００５】例えば、今、或る周波数ｆの音について、
排気ダクト２内のエラーマイクロホン６が設けられてい
る位置で上記ディップが発生するとする。この場合、デ
ィップの発生する場所、即ちエラーマイクロホン６の位
置では、上記周波数ｆにおける音圧が小さくなる。従っ
て、エラーマイクロホン６は、その収音対象である上記
残留雑音のうち、周波数ｆの成分を正確に収音できなく
なり、これによって、周波数ｆにおいて十分な消音効果
を得られなくなる。

【０００６】このディップの影響は、制御部４内の上記
適応型ディジタルフィルタの制御系として、例えば一般
に知られているFiltered-x LMSアルゴリズムを用いる場
合にも及ぶ。即ち、上記適応型ディジタルフィルタの制
御系を上記Filtered-x LMSアルゴリズム構成とする場
合、制御部４の出力部からスピーカ５、排気ダクト２の
一部及びエラーマイクロホン６を経て制御部４の入力部
に至る所謂一般に二次音路（エラーパス）Ｃと呼ばれて
いる伝達関数、を同定（推定）する必要がある。これを
実現する方法として、例えば、スピーカ５から故意にラ
ンダムノイズを放射させて、これを上記エラーマイクロ
ホン６で収音し、その収音結果を解析することで、上記
二次音路Ｃを同定する方法がある。ところが、この二次
音路Ｃの同定時においても、上記ランダムノイズと、こ
のランダムノイズが排出口２ａで反射することによる後
退波とが、互いに干渉して打ち消し合い、これによって
上記二次音路Ｃの周波数特性にディップが生じることが
ある。従って、このディップが、或る周波数ｆにおいて
エラーマイクロホン６の位置に生じると、エラーマイク
ロホン６はその周波数ｆにおいて二次音路Ｃを正確に同
定できなくなる。その結果、周波数ｆにおいて消音動作
の収束が遅くなったり、或いは上記制御系が発散して全
く消音できなくなる可能性がある。

【０００７】ここで、排気ダクト２内のエラーマイクロ
ホン６の位置と排出口２ａとの間の距離（厳密には、こ
の距離に、一般に知られている管端補正を施した値。）
をＬとし、この間における排気ダクト２内の音速をＶと
すると、Ｖ／（２Ｌ）の整数倍の周波数ｆにおいて、エ
ラーマイクロホン６の位置に上記ディップが生じること
が知られている。この関係を式で表すと、次の数１のよ
うになる。

【０００８】

【数１】ｆ＝ｎ｛Ｖ／（２Ｌ）｝（ｎ＝１、２、
３、・・・）

【０００９】また、この数１において、整数ｎを例えば
ｎ＝１、２及び３としたときの排気ダクト１内（エラー
マイクロホン６と排出口２ａとの間）の音圧分布のイメ
ージを、それぞれ図４（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）に誇張
して示す。

【００１０】これら数１及び図４によれば、エラーマイ
クロホン６から排出口２ａまでの距離Ｌが短いほど、エ
ラーマイクロホン６の位置においてディップの発生する
周波数ｆが高くなることが判る。よって、エラーマイク
ロホン６は、極力、排出口２ａの近傍に設けるのが望ま
しい。このようにすれば、エラーマイクロホン６の位置
においてディップの発生する周波数ｆを、消音装置が消
音の対象とする周波数帯域よりも高周波数側にシフトさ
せることができ、消音動作（二次音路Ｃの同定を含む）
に対する上記ディップの影響を回避できるからである。

【００１１】ところが、消音装置の用途や設置条件等に
よっては、排出口２ａの近傍にエラーマイクロホン６を
設置できない場合がある。例えば、図５に示すように、
数階建てのビル等において、各フロアＡ、Ｂ、・・・毎
に設けられた排気ダクト２、２、・・・を、それぞれに
共通の集合ダクト７に結合して、この集合ダクト７を介
して各排気ダクト２、２、・・・の排気音を外部に排出
するような場合である。

【００１２】即ち、図５の構成によれば、集合ダクト７
の排出口７ａ部分においても、音響インピーダンスが大
きく変化する。従って、この集合ダクト７の排出口７ａ
においても、同図に矢印７ｂで示すように、音（残留雑
音）の反射が生じる。そして、この反射による後退波
と、各排気ダクト２、２、・・・内及び集合ダクト７内
を下流側（排出口７ａ側）に向って伝搬する進行波と
が、互いに干渉し合い、これによって、各排気ダクト
２、２、・・・内及び集合ダクト７内に上記ディップが
発生する。このディップの影響を、例えば上記と同様の
方法により回避するには、集合ダクト７の排出口７ａの
近傍にエラーマイクロホン６を設置する必要がある。し
かし、同図のように比較的に規模の大きい設備（プラン
ト）においては、各排気ダクト２、２、・・・の設置場
所である各フロアＡ、Ｂ、・・・と、集合ダクト７の排
出口７ａとが、互いに離れているため、集合ダクト７の
排出口７ａの近傍にエラーマイクロホン６を設置するの
が不可能な場合が多い。このような場合、個々の排気ダ
クト２（同図ではフロアＡの排気ダクト２）内にエラー
マイクロホン６を設置せざるを得ず、必然的に、エラー
マイクロホン６から集合ダクト７の排出口７ａまでの距
離Ｌが相当長くなる。ここで、例えば、排気ダクト２の
排出口２ａの近傍にエラーマイクロホン６を設置すれ
ば、少なくとも、排気ダクト２の排出口２ａでの反射に
よって生じるディップの影響については、回避できる。
しかし、上記集合ダクト７の排出口７ａでの反射によっ
て生じるディップの影響は、回避できず、具体的には、
消音装置が消音の対象とする周波数帯域内において、エ
ラーマイクロホン６の位置にディップが発生し、十分な
消音効果が得られない。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】このように、上記従来
技術によれば、後退波発生の原因となる排出口２ａ（ま
たは７ａ）の近傍にエラーマイクロホン６を設置できな
い場合に、上記ディップの影響を受けて、十分な消音効
果を得られないという問題がある。この問題は、上記図
５のように、排気ダクト２と集合ダクト７とから成る一
連の音伝搬路中に、上記各排出口２ａ、７ａのような後
退波発生の原因となる所謂反射部分が複数存在する場合
に、顕著となる。

【００１４】そこで、本発明は、上記排出口２ａ、７ａ
等の音の反射部分の近傍に、エラーマイクロホンを設置
できない場合でも、上記ディップの影響を回避できる消
音装置を提供することを目的とする。また、このような
消音装置を、比較的に簡単な構成により実現すること
も、本発明の目的とするところである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、一端から入力される第１の音を他端に
伝搬して排出する音伝搬路中に設けられ、上記第１の音
を収音する第１のマイクロホンと、上記音伝搬路の上記
第１のマイクロホンが設けられている位置よりも他端側
に配置され、消音制御信号に応じた第２の音を上記音伝
搬路内に放射して上記第１の音に干渉させるスピーカ手
段と、上記音伝搬路の上記スピーカ手段が設けられてい
る位置よりも他端側に配置され、この配置位置において
上記音伝搬路内を伝搬する音を収音する第２のマイクロ
ホンと、上記第１及び第２のマイクロホンの各出力信号
が入力され、これらに応じて、上記第２の音の特性が上
記第１の音を打ち消すのに必要な特性となるように上記
消音制御信号を生成して上記スピーカ手段に供給する消
音制御手段と、を具備する消音装置において、上記音伝
搬路中の上記第２のマイクロホンが設けられている位置
と上記他端との間に介在し、少なくとも上記消音装置の
消音対象とする周波数帯域の一部または全部を含む所定
の周波数帯域に減衰特性を有するパッシブ消音器、を備
えたことを特徴とするものである。

【００１６】本発明によれば、消音制御手段が、第１及
び第２のマイクロホンの各出力信号に応じて、消音対象
である第１の音を打ち消すのに必要な第２の音、例えば
第１の音と実質的に等大で逆位相の音を、スピーカ手段
から放射させる（厳密には、この第２の音を放射させる
ための消音制御信号を生成してスピーカ手段に供給す
る）。これにより、第１の音が、第２の音と干渉して打
ち消される。そして、第１の音のうち、第２の音によっ
て打ち消されずに残った所謂残留雑音は、パッシブ消音
器を介して、音伝搬路の他端から外部に排出される。

【００１７】ところで、音伝搬路の他端、即ち排出口に
おいては、音響インピーダンスが急変する。従って、上
記残留雑音の一部は、この排出口で反射して、音伝搬路
内を反対方向（音伝搬路の一端側、即ち上流側）に向っ
て伝搬する。そして、この音伝搬路内を反対方向に向っ
て伝搬する後退波と、音伝搬路内を普通に排出口側（即
ち下流側）に向って伝搬する進行波とが、互いに干渉し
て打ち消し合い、これによって、音伝搬路内の周波数特
性に上述したディップが発生する。

【００１８】しかし、本発明では、上記のように、音伝
搬路中の第２のマイクロホンが設けられている位置と排
出口との間に、少なくとも上記能動的な消音動作により
消音の対象としている周波数帯域の一部または全部を含
む周波数帯域に減衰特性を有するパッシブ消音器、を設
けている。従って、上記残留雑音は、音伝搬路の排出口
に到達するまでの間に、このパッシブ消音器の所謂受動
的な消音作用により減衰する。そして、この減衰された
残留雑音は、その一部が排出口で反射して、上記後退波
となり、音伝搬路内を反対方向に向って伝搬する。な
お、このように、残留雑音の一部が反射して後退波とな
る、ということは、換言すれば、後退波は反射によって
減衰した残留雑音である、とも言える。そして、この後
退波は、第２のマイクロホンが設けられている位置に戻
るが、その途中で、再度パッシブ消音器の消音作用によ
り減衰される。

【００１９】このように、上記パッシブ消音器を設ける
ことによって、このパッシブ消音器による往復２回の減
衰作用、及び上記排出口での反射による減衰作用によ
り、上記ディップの発生の原因となる後退波の音圧レベ
ルを、極めて小さいレベルにまで減衰させることができ
る。従って、この後退波により発生するディップの大き
さ（深さ）を抑制でき、ひいては、このディップによる
能動的な消音動作への悪影響を軽減できる。このように
ディップの影響を軽減できるということは、上述したラ
ンダムノイズを用いて二次音路Ｃを同定する場合におい
ても、同様である。

【００２０】なお、パッシブ消音器は、音伝搬路に対し
て複数直列に設けてもよい。このようにすれば、上記デ
ィップの影響を、より確実に軽減できる。

【００２１】ただし、パッシブ消音器の構造によって
は、その内部（入口付近及び出口付近を含む）に、音響
インピーダンスの急変する所謂インピーダンス急変部が
形成される場合がある。この場合、上記残留雑音が、パ
ッシブ消音器（パッシブ消音器が複数である場合には、
特に、最も第２のマイクロホン寄りに位置するもの）を
通過する際に、その一部が、上記インピーダンス急変部
で反射して、この反射により生じる後退波によって、音
伝搬路内にディップが発生することも考えられる。そし
て、このディップによる上記能動的な消音動作への影響
が懸念される。

【００２２】そこで、上記のようにパッシブ消音器の内
部にインピーダンス急変部が形成される場合には、パッ
シブ消音器を第２のマイクロホンの近傍に設けて、イン
ピーダンス急変部と第２のマイクロホンとの間の距離を
短くする。このようにすれば、上述した数１の関係か
ら、第２のマイクロホンの位置において上記ディップの
発生する周波数を、高周波数側にシフトさせることがで
き、ひいては、上記能動的な消音動作により消音の対象
としている周波数帯域よりも高くすることができる。

【００２３】具体的には、上記数１の関係から、第２の
マイクロホンの位置とインピーダンス急変部との間の距
離を、これら両者間における音伝搬路内の音速を上記能
動的な消音動作による消音対象周波数帯域の上限値の２
倍の値で除して得た値（厳密には、この値に上述した管
端補正を施した値。）よりも小さくする。このようにす
れば、第２のマイクロホンの位置でディップの発生する
周波数を、上記能動的な消音動作による消音対象周波数
帯域よりも高周波数側に追い出すことができ、上記能動
的な消音動作に対するディップの影響を回避できる。

【００２４】なお、パッシブ消音器を複数設けた場合に
は、上記最も第２のマイクロホン寄りに位置するもの以
外のパッシブ消音器、即ち進行波の伝搬方向に対して下
流側に位置するパッシブ消音器のインピーダンス急変部
によっても、上記後退波が生じ、この後退波によって音
伝搬路内にディップが発生することが懸念される。しか
し、上記残留雑音（進行波）は、各パッシブ消音器内
を、上流側のものから順次通過することにより、次第に
減衰される。従って、下流側に位置するパッシブ消音器
（インピーダンス急変部）により生じる後退波ほど、音
圧レベルは小さい。そして、下流側に位置するパッシブ
消音器で反射して上流側に向って伝搬する後退波は、そ
れよりも上流側に位置する他のパッシブ消音器により更
に減衰されてから、第２のマイクロホンの位置に戻る。
従って、下流側に位置するパッシブ消音器の後退波によ
り発生するディップの影響は、最も上流側（第２のマイ
クロホン寄り）に位置するパッシブ消音器の後退波によ
り発生するディップの影響に比べて、無視できる程度に
極めて小さい。

【００２５】また、本発明は、上述した図５の構成のよ
うに、複数の音伝搬路がそれぞれに共通の共同音伝搬路
に接続され、上記各音伝搬路内をそれぞれ伝搬する各音
を上記共同音伝搬路を介してこの共同音伝搬路の開口端
から外部に排出するよう構成されたプラントにも適用で
きる。この場合、上記各音伝搬路のうちの少なくとも１
以上のもの、例えば上述したエンジン１等のように特に
大きい騒音を発する騒音源に結合された音伝搬路に、上
記第１及び第２のマイクロホンとスピーカ手段と消音制
御手段とパッシブ消音器とを設け、その音伝搬路につい
てのみ単独で能動型消音装置構成とする。

【００２６】即ち、上記のように複数の音伝搬路をそれ
ぞれに共通の共同音伝搬路に接続するようなプラントで
は、プラント全体から見た最終的な音の吐き出し口とな
る共同音伝搬路の開口端においても、音の反射が生じ
る。そして、この反射による後退波と、各音伝搬路内及
び共同音伝搬路内を下流側に向って伝搬する進行波と
が、互いに干渉し合い、これによって、各音伝搬路及び
共同音伝搬路内に上記ディップが発生する。このディッ
プの影響を回避するには、共同音伝搬路の開口端近傍に
第２のマイクロホンを設置するのが望ましい。しかし、
消音装置の用途や設置条件等の様々な制限により、これ
が不可能な場合が多い。そこで、本発明では、上記能動
型消音装置を構成する音伝搬路であって、ディップの影
響が懸念される音伝搬路についてのみ、パッシブ消音器
を設けるという対策を施す。このようにすれば、音伝搬
路の排出口の反射によって生じるディップのみならず、
共同音伝搬路の開口端の反射によって生じるディップの
影響をも、回避できる。

【００２７】このように、本発明では、ディップの影響
が懸念される音伝搬路についてのみ上記対策を施すだけ
で、音伝搬路の排出口での反射及び共同音伝搬路の開口
端での反射の両方によって生じるディップの影響を回避
できる。従って、上記のように複数の音伝搬路とこれら
各音伝搬路が結合された共同音伝搬路とを備えた比較的
に大規模なプラントに、本発明を適用しても、プラント
全体が極端に大型化したり高コスト化したりすることは
ない。

【００２８】また、上記のような比較的に大きなプラン
トに対して本発明を適用する場合には、少なくともパッ
シブ消音器等を備えた音伝搬路内の音の伝搬方向を横切
る断面積と、上記共同音伝搬路内の音の伝搬方向を横切
る断面積とを、異なるように構成する。

【００２９】このようにすれば、各音伝搬路と共同音伝
搬路との各接続部分における音響インピーダンスを変化
させることができ、これら各接続部分を通過する音に対
して多少なりとも減衰効果を得ることができる。即ち、
各音伝搬路から排出される音、特に上記パッシブ消音器
等を備えた音伝搬路から排出される残留雑音が、上記接
続部分を介して共同音伝搬路に流通する際に、この接続
部分において減衰する。そして、この減衰した残留雑音
が共同音伝搬路の排出口で反射して後退波となり、上記
とは反対に共同音伝搬路から上記接続部分を介して音伝
搬路に流通する際にも、再度、上記接続部分において減
衰する。従って、この接続部分における減衰効果によ
り、上記後退波の音圧レベルを更に減衰でき、ひいては
ディップの影響を更に軽減できる。

【００３０】なお、上記残留雑音が、上記接続部分を通
過する際、その一部が反射して、この反射により生じる
後退波によって、音伝搬路内にディップが発生すること
も考えられる。しかし、この接続部分で反射することに
より生じる後退波は、第２のマイクロホンの位置に戻る
までの間に、パッシブ消音器により減衰されるため、こ
の後退波により発生するディップの影響は小さい。

【００３１】

【発明の実施の形態】本発明に係る消音装置の一実施の
形態について、図１及び図２を参照して説明する。

【００３２】図１（ａ）は、本実施の形態の概略構成を
示す図であって、上述した図５におけるフロアＡに対応
する部分を抜粋して示す図である。同図に示すように、
本実施の形態の消音装置は、上記図５の構成において、
排気ダクト２のエラーマイクロホン６が設けられている
位置と排気ダクト２の排出口２ａとの間に、一般に知ら
れているパッシブ消音器８を設けたものである。なお、
これ以外の構成については、上記図５と同様であるの
で、同等部分には同一符号を付して、その詳細な説明を
省略する。

【００３３】上記パッシブ消音器８は、排気ダクト２の
周壁に小さい貫通孔８ａ、８ａ、・・・を穿設し、これ
ら貫通孔８ａ、８ａ、・・・を穿設した部分を覆うよう
に例えばキルホン材等の吸音物質８ｂを巻着し、さら
に、この吸音物質８ｂの周りを保護分材８ｃで覆ったも
のである。このパッシブ消音器８の受動的な消音作用に
よる消音対象周波数帯域は、上記各貫通孔８ａ、８ａ、
・・・の径や配置、或いは吸音物質８ｂの材質等によ
り、調整できる。ここでは、パッシブ消音器８により、
例えば２００Ｈｚ以上の比較的に高周波数帯域の音を消
音の対象とするよう調整している。ただし、実際には、
パッシブ消音器８は、それ以下の周波数帯域、即ちスピ
ーカ５の放射音による能動的な消音動作における消音対
象周波数帯域にも、若干の減衰特性を有している。

【００３４】このように構成された消音装置において、
例えば、今、上述したようにスピーカ５の放射音により
排気ダクト２内を伝搬する排気音を能動的に消音してい
るとする。ここで、上記排気音のうち、スピーカ５の放
射音により消音されずに残った残留雑音は、図１（ｂ）
に矢印［ア］で示すように、排気ダクト２内を集合ダク
ト７に結合された側に向って伝搬する。その途中で、上
記残留雑音、所謂進行波［ア］は、パッシブ消音器８内
を通過して、このパッシブ消音器８による消音作用によ
り減衰された後、同図に矢印［イ］で示すように、排気
ダクト２と集合ダクト７との結合部分（即ち排気ダクト
３の排出口）２ａを介して集合ダクト７内に流入する。

【００３５】ここで、上記排気ダクト２内の音の伝搬方
向を横切る断面積Ｓ₂と、集合ダクト７内の音の伝搬方
向を横切る断面積Ｓ₇と、が異なるとする。この場合、
これら両者２及び７の結合部分２ａを通過する上記進行
波［イ］は、この結合部分２ａにおいて多少なりとも減
衰する。これは、上記結合部分２ａにおける各ダクト２
及び７の各断面積Ｓ₂及びＳ₇の差異により、この結合
部分２ａにおいて音響インピーダンスが急変し、これに
よって、結合部分２ａを通過する上記進行波［イ］に対
して多少なりとも消音作用が働くからである。なお、同
図のように集合ダクト７を備えたプラントにおいては、
音の伝搬効率を向上させる上でも、排気ダクト２の断面
積Ｓ₂よりも、集合ダクト７の断面積Ｓ₇を大きくする
のが、一般的である。

【００３６】そして、上記結合部分２ａで減衰された進
行波［イ］は、集合ダクト７内を伝搬して、同図に矢印
［ウ］で示すように、排出口７ａに到達して、外部に排
出される。ただし、この進行波［ウ］の一部は、同図に
矢印［エ］で示すように、排出口７ａにおいて反射し
て、それまでの伝搬経路を逆流する。詳しくは、上記排
出口７ａで反射した所謂後退波［エ］は、同図に矢印
［オ］で示すように、集合ダクト７と排気ダクト２との
結合部分２ａを介して排気ダクト２内に流入する。その
際、後退波［エ］は、上記と同様に、結合部分２ａにお
いて、多少なりとも減衰する。この減衰された後の後退
波［オ］は、パッシブ消音器８により更に減衰された
後、同図に矢印［カ］で示すように、エラーマイクロホ
ン６の位置に戻る。そして、この後退波［カ］と上記進
行波（残留雑音）［ア］とが、互いに干渉して打ち消し
合うことにより、エラーマイクロホン６の位置におい
て、上述したディップが発生する。

【００３７】ところが、このディップの発生の原因とな
る後退波（残留雑音）［カ］は、上記のように、パッシ
ブ消音器８及び上記結合部分２ａにより、それぞれ往復
計２回ずつ減衰された後、エラーマイクロホン６の位置
に戻る。また、上記のように、集合ダクト７の排出口７
ａにおいて、進行波［ウ］の一部が反射して後退波
［エ］になるということは、換言すれば、後退波［エ］
は反射によって減衰した進行波［ウ］である、とも言え
る。従って、例えば、パッシブ消音器８による減衰量を
Ａ[dB]とし、上記結合部分２ａにおける減衰量をＢ[dB]
とし、排出口７ａでの反射による減衰量をＣ[dB]とすれ
ば、上記後退波［カ］は、進行波［ア］に比べて、少な
くとも２（Ａ＋Ｂ）＋Ｃ[dB]だけ減衰されることにな
る。

【００３８】このように、本実施の形態によれば、エラ
ーマイクロホン６の位置においてディップの発生する原
因となる後退波［カ］のレベルを、小さくすることがで
きる。従って、この後退波［カ］により発生するディッ
プの大きさ（深さ）を抑制でき、ひいては、このディッ
プによる本実施の形態の能動的な消音動作に対する悪影
響を軽減できる。このようにディップの影響を軽減でき
るということは、上述したランダムノイズを用いて二次
音路Ｃを同定する場合においても、同様である。よっ
て、本実施の形態によれば、上述した従来技術に比べ
て、安定かつ確実な消音動作を実現でき、十分な消音効
果を得ることができる。

【００３９】なお、上記パッシブ消音器８の構造によっ
ては、その内部（音の入口付近及び出口付近を含む）
に、音響インピーダンスの急変するインピーダンス急変
部が形成される場合がある。例えば、図２に示すよう
に、パッシブ消音器８の音の入口側（同図の左側）端部
８ｄに、上記インピーダンス急変部が形成されるとす
る。この場合、上記残留雑音が、パッシブ消音器８内を
通過する際に、その一部が、同図に矢印８ｅで示すよう
に、上記インピーダンス急変部８ｄで反射して、この反
射で生じる後退波により、排気ダクト２内にディップが
発生する。そして、このディップによる上記消音動作へ
の悪影響が懸念される。

【００４０】そこで、このようにパッシブ消音器８内に
インピーダンス急変部８ｄが形成される場合には、パッ
シブ消音器８をエラーマイクロホン６の近傍に設けて、
上記インピーダンス急変部８ｄとエラーマイクロホン６
との間の距離Ｌ’を短くする。このようにすれば、上述
した数１の関係から、エラーマイクロホン６の位置で上
記ディップの発生する周波数ｆを、本実施の形態の消音
装置が能動的な消音動作により消音の対象としている周
波数帯域よりも高周波数側にシフトさせることができ
る。具体的には、上述した数１に基づく次の数２によ
り、エラーマイクロホン６の位置と上記インピーダンス
急変部８ｄとの間の距離Ｌ’を求める。

【００４１】

【数２】Ｌ’＜Ｖ／（２ｆ_H）

【００４２】ここで、ｆ_Hは、本実施の形態の消音装置
が能動的な消音動作により消音の対象としている周波数
帯域の上限値である。

【００４３】この数２に基づいて、エラーマイクロホン
６からインピーダンス急変部８ａまでの距離Ｌ’（厳密
には、このＬ’に排気ダクト２の管端補正を施した値）
を設定すれば、エラーマイクロホン６の位置でディップ
の発生する周波数ｆを、上記能動的な消音動作による消
音対象周波数帯域外に追い出すことができ、ひいては、
上記能動的な消音動作に対するディップの影響を回避で
きる。

【００４４】更に、音響インピーダンスが急変する上記
排気ダクト２と集合ダクト７との結合部分２ａにおいて
も、同図に矢印７ｃで示すように、この結合部分２ａを
通過しようとする音、即ち上記進行波［イ］の一部が、
反射することも考えられる。しかし、この進行波［イ］
は、既にパッシブ消音器８により減衰された後の音であ
り、また、この結合部分２ａにおいて反射して反対方向
に向って伝搬する後退波もまた、パッシブ消音器８で減
衰された後、エラーマイクロホン６の位置に戻る。従っ
て、この後退波によるディップの影響は、無視できる程
度に極めて小さい。

【００４５】なお、本実施の形態では、排気ダクト２に
対してパッシブ消音器８を１台のみ設けたが、複数のパ
ッシブ消音器８を直列に設けてもよい。この場合、各パ
ッシブ消音器８内の各インピーダンス急変部８ｄによる
反射の影響が懸念されるが、最もエラーマイクロホン６
寄りにあるもの、即ち残留雑音（進行波）の伝搬方向に
対して上流側に位置するパッシブ消音器８を、エラーマ
イクロホン６の近傍に設ければよい。即ち、下流側に位
置するパッシブ消音器８（インピーダンス急変部８ｄ）
により生じる後退波は、上記結合部分２ａにより生じる
後退波と同様に、エラーマイクロホン６の位置に戻るま
での間に、上流側に位置するパッシブ消音器８により十
分減衰されるため、この後退波により発生するディップ
の影響をそれほど懸念する必要はないからである。

【００４６】また、排気ダクト２中にパッシブ消音器８
を設けたが、これに限らない。例えば、集合ダクト７の
途中にパッシブ消音器８を設けてもよい。ただし、パッ
シブ消音器８自体の規模やコスト等を考慮すると、パッ
シブ消音器８は、集合ダクト７中に設けるよりも、排気
ダクト２中に設けた方が有利である。

【００４７】そして、本実施の形態では、集合ダクト７
に複数の排気ダクト２を結合する構成のプラントに、本
発明を適用する場合について説明したが、これに限らな
い。即ち、何らかの制限により、排気音の外部への最終
的な吐き出し口となる排出口の近傍にエラーマイクロホ
ン６を設置できない場合に、本発明は上記特有の効果を
発揮する。

【００４８】なお、本発明は、上記のように複数の排気
ダクト２、２、・・・とこれら各排気ダクト２、２、・
・・が結合される集合ダクト７とを備えた比較的に大規
模なプラントに適用する場合に、更なる有効性を発揮す
る。即ち、本発明によれば、プラント全体に対して上記
ディップの影響を回避するための手段を講ずる必要はな
く、上記ディップの影響が懸念される排気ダクト２、例
えばエンジン１の排気音を能動的に消音するための能動
型消音装置を構成する排気ダクト２のみに、パッシブ消
音器８を設けるだけで、排気ダクト２の排出口２ａでの
反射及び集合ダクト７の排出口７ａでの反射の両方によ
って生じるディップの影響を回避できる。従って、本実
施の形態のように比較的に大規模なプラントに本発明を
適用しても、プラント全体が極端に大型化したり高コス
ト化したりすることはない。

【００４９】パッシブ消音器８は、図１及び図２に示す
ような構成のものとしたが、これに限らない。即ち、能
動的な消音動作による消音対象周波数帯域の一部または
全部においても、或る程度の消音特性を有するものであ
れば、パッシブ消音器８は、上記構成に限らない。

【００５０】

【発明の効果】以上のように、本発明の消音装置は、音
伝搬路の第２のマイクロホンが設けられている位置と排
出口との間に、パッシブ消音器を設けている。従って、
音伝搬路内、特に第２のマイクロホンの位置で、ディッ
プの発生する原因となる後退波（残留雑音）を減衰させ
ることができ、ひいては、ディップの大きさ（深さ）を
抑制できる。よって、本発明の消音装置の用途や設置条
件等により、上記後退波発生の原因となる音伝搬路の排
出口の近傍に第２のマイクロホンを設置できない場合
や、音伝搬路中に上記排出口等の後退波発生の原因とな
る部分が複数存在する場合でも、上記ディップの影響を
受けることなく、安定かつ確実な消音動作を実現でき、
十分な消音効果を得ることができる。そして、この効果
を、上記パッシブ消音器を設けるという極めて簡単な構
成により実現できるということも、本発明の大きな特徴
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る消音装置の一実施の形態を示す図
で、（ａ）は、全体の概略構成を示す図、（ｂ）は、
（ａ）の一部を拡大して音の伝搬状況を表した図であ
る。

【図２】図１（ａ）とは、別の音の伝搬状況を表す図で
ある。

【図３】従来の消音装置の概略構成を示す図である。

【図４】排気ダクト内の音圧分布の概略を示す図であ
る。

【図５】従来の消音装置における問題点を示す図であ
る。

【符号の説明】

１エンジン２排気ダクト（音伝搬路）３リファレンスマイクロホン（第１のマイクロホン）４制御部（消音制御手段）５二次音源スピーカ（スピーカ手段）６エラーマイクロホン（第２のマイクロホン）７集合ダクト（共同音伝搬路）７ａ排出口８パッシブ消音器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橘敏幸兵庫県神戸市中央区港島中町７丁目２番１号ティーオーエー株式会社内Ｆターム(参考） 3G004 BA01 CA01 CA04 CA12 DA06 DA25 EA01 GA01 3H025 CA01 CB01 5D061 EE12 FF02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一端から入力される第１の音を他端に伝
搬して排出する音伝搬路中に設けられ、上記第１の音を
収音する第１のマイクロホンと、上記音伝搬路の上記第１のマイクロホンが設けられてい
る位置よりも他端側に配置され、消音制御信号に応じた
第２の音を上記音伝搬路内に放射して上記第１の音に干
渉させるスピーカ手段と、上記音伝搬路の上記スピーカ手段が設けられている位置
よりも他端側に配置され、この配置位置において上記音
伝搬路内を伝搬する音を収音する第２のマイクロホン
と、上記第１及び第２のマイクロホンの各出力信号が入力さ
れ、これらに応じて、上記第２の音の特性が上記第１の
音を打ち消すのに必要な特性となるように上記消音制御
信号を生成して上記スピーカ手段に供給する消音制御手
段と、を具備する消音装置において、上記音伝搬路中の上記第２のマイクロホンが設けられて
いる位置と上記他端との間に介在し、少なくとも上記消
音装置の消音対象とする周波数帯域の一部または全部を
含む所定の周波数帯域に減衰特性を有するパッシブ消音
器、を備えたことを特徴とする消音装置。
【請求項２】上記音伝搬路に対して上記パッシブ消音
器を複数直列に設けた請求項１に記載の消音装置。
【請求項３】上記パッシブ消音器が、内部に、音響イ
ンピーダンスの急変するインピーダンス急変部を有する
ものであって、該パッシブ消音器を、上記音伝搬路の上
記第２のマイクロホンが設けられている位置の近傍に設
けた、請求項１に記載の消音装置。
【請求項４】上記音伝搬路の上記第２のマイクロホン
が設けられている位置と上記インピーダンス急変部との
間の距離を、これら両者間における上記音伝搬路内の音
速を上記消音対象周波数帯域の上限値の略２倍の値で除
して得た値よりも小さくした請求項３に記載の消音装
置。
【請求項５】複数の音伝搬路がそれぞれに共通の共同
音伝搬路に接続され、上記各音伝搬路内をそれぞれ伝搬
する各音が上記共同音伝搬路を介して外部に排出される
状態に構成され、上記各音伝搬路のうちの少なくとも１以上のものに、そ
れぞれ上記第１及び第２のマイクロホンと上記スピーカ
手段と上記消音制御手段と上記パッシブ消音器とを設け
た、請求項１に記載の消音装置。
【請求項６】上記第１及び第２のマイクロホンと上記
スピーカ手段と上記消音制御手段と上記パッシブ消音器
とが設けられた上記音伝搬路内の音の伝搬方向を横切る
断面積と、上記共同音伝搬路内の音の伝搬方向を横切る
断面積とを、異にする、請求項５に記載の消音装置。