JP2001227320A

JP2001227320A - アクティブ消音装置

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Publication number: JP2001227320A
Application number: JP2000042678A
Authority: JP
Inventors: Nobuhisa Tomita; 展久冨田; Sadakazu Nakajima; 貞和中嶋
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 2000-02-21
Filing date: 2000-02-21
Publication date: 2001-08-24
Anticipated expiration: 2020-02-21
Also published as: JP4408321B2

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のアクティブ消音装置をエンジンの排気
管に設けた場合、消音信号出力手段と冷却するための冷
却ファンが別々に配置されて、複雑な構成となってい
た。【解決手段】騒音源側に配置されるダクトに第一の騒
音検出手段と、該ダクトの下流側に配置されて消音信号
を出力する手段と、前記第一の騒音検出手段にて検出し
た騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出する演算手
段、及び、前記出力手段よりも下流側に配置される第二
の騒音検出手段を有したアクティブ消音装置において、
前記消音信号出力手段３と、該消音信号出力手段を冷却
する手段７を同一ケース４４内に配置し、前記冷却手段
を消音信号出力手段の背面側に配置し、消音信号出力手
段の外周から冷却風を送り冷却するようにし、また、前
記ケース内に複数の冷却手段を配置した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブ消音装
置において、騒音信号に対して逆位相の消音信号出力す
るための出力手段が、エンジンの排気管からの熱によっ
て破損しないように冷却する構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジン排ガス管、給気ダク
ト、及び換気ダクト等のダクトにスピーカを設けて、該
スピーカからダクト内の騒音とは逆位相の信号を出力し
て消音を行うアクティブ消音装置は知られている。この
ようなアクティブ消音装置を、エンジンのマフラー等の
排気部分に配置した場合、スピーカ等の消音信号を出力
する手段は騒音通過ダクトから分岐した枝管の端部に配
置されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、騒音が通過す
るダクトはエンジンからの高温の排ガスが通過するの
で、その高温の熱が枝管から入り、出力手段を破損する
ことがあった。そこで、この出力手段が熱で破壊されな
いように、冷却ファンを設けて冷却風で出力手段を冷却
するようにしていたが、該冷却ファンと消音出力手段は
別々のケース内に配置されて、各ケース間をパイプやダ
クト等で連通して冷却風を送るようにしていたので、冷
却風通路が長くなり、その通路を通過する間に温められ
たり、風力が落ちたりして、冷却効率が悪くなってい
た。また、この冷却ファンが故障すると、出力手段は高
温に晒されて破損してしまい、アクティブ消音ができな
くなっていたのである。そこで、本発明は冷却ファンと
消音信号出力手段の取り付け構成を簡単とし、冷却ファ
ンが壊れても、別の冷却ファンで冷却するようにしてア
クティブ消音を継続できるようにするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の
手段を説明する。即ち、請求項１においては、騒音源側
に配置されるダクトに第一の騒音検出手段と、該ダクト
の下流側に配置されて消音信号を出力する手段と、前記
第一の騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位
相の消音信号を算出する演算手段、及び、前記出力手段
よりも下流側に配置される第二の騒音検出手段を有した
アクティブ消音装置において、前記消音信号出力手段
と、該消音信号出力手段を冷却する手段を同一ケース内
に配置した。

【０００５】また、請求項２においては、前記冷却手段
を消音信号出力手段の背面側に配置し、該冷却手段を冷
却ファンとして消音信号出力手段の外周から冷却風を送
り冷却するようにした。

【０００６】また、請求項３においては、騒音源側に配
置されるダクトに第一の騒音検出手段と、該ダクトの下
流側に配置されて消音信号を出力する手段と、前記第一
の騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位相の
消音信号を算出する演算手段、及び、前記出力手段より
も下流側に配置される第二の騒音検出手段を有したアク
ティブ消音装置において、前記消音信号出力手段を収納
するケース内に複数の冷却手段を配置した。

【０００７】また、請求項４においては、前記複数の冷
却手段を直列状に配置し、一方を他方の予備とした。

【０００８】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面に基づいて説明する。図１は本発明のアクティブ消音
装置の概略構成と制御を示すブロック図、図２は消音信
号出力手段取付部の断面図、図３は同じく側面図、図４
は冷却手段を複数設けた実施例の断面図、図５は同じく
他の実施例を示す断面図、図６は同じく側面図である。

【０００９】まず、アクティブ消音装置の概略につい
て、エンジン発電機の排気音の消音を行うように構成し
たアクティブ消音装置１０の例を説明する。図１にはア
クティブ消音装置の概略構成を示している。騒音源（一
次音源）となるエンジン発電機２のエンジン２ａの排気
管に、音源通過ダクト１を連通し、図１における左側か
ら右側へ騒音が流れるように一次元音場を形成してい
る。該音源通過ダクト１の騒音源側、即ち、エンジン側
（図１における左側）には第一の騒音検出手段としてマ
イクからなる第一音波センサ４が設けられ、該音源通過
ダクト１の第一音波センサ４よりも下流側（図１におけ
る右側）には、第二の騒音検出手段としてマイクからな
る第二音波センサ６が設けられている。

【００１０】前記音源通過ダクト１の第一音波センサ４
と第二音波センサ６との間には分岐管１ａが配置され、
該分岐管１ａに分岐口１ｂが開口され、該分岐口１ｂの
端部には枝管９を連通して、該枝管９の端部に消音信号
出力手段としてのスピーカ３と冷却手段としての冷却フ
ァン７が配置され、該スピーカ３近傍に温度センサ１３
が配置されて、そのスピーカ３部分の温度が検知されて
いる。そして、冷却ファン７によって音源通過ダクト１
から伝わってくる熱によってスピーカ３が破損されない
ように冷却している。

【００１１】また、前記分岐管１ａと第一音波センサ４
の間に複数の整音管からなるパッシブ消音装置１１が配
置され、本実施例では整音管１１ａ・１１ｂを二つ直列
に配置してパッシブ消音装置１１としている。該パッシ
ブ消音装置１１は高周波域の騒音を消音して低減するよ
うにしている。但し、本実施例では該パッシブ消音装置
１１は音源通過ダクト１の上流側に配置しているが、音
源通過ダクト１の途中部や下流側に配置することも可能
である。

【００１２】前記パッシブ消音装置１１は、例えば、略
円筒形状に形成され、内周部に吸音部材が設けられてお
り、該吸音部材により、パッシブ消音装置内を通過する
騒音を消音するように構成されている。また、内部に吸
音部材を設けたパッシブ消音装置１１は、高周波域の騒
音の消音効果が高くなるように、その内部容積等が設定
されている。そして、前記第一音波センサ４、第二音波
センサ６、冷却ファン７、温度センサ１３がコントロー
ラ５と接続され、スピーカ３はアンプ１２を介してコン
トローラ５に接続されている。

【００１３】該第一音波センサ４は騒音である排気音を
検知し、スピーカ３は前記排気音と逆位相の音波を出力
して消音するためのものであり、第二音波センサ６は消
音作用の結果をモニターしてコントローラ５へフィード
バックする。コントローラ５は前記第一音波センサ４に
より検出した騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出
演算したり、フィードバック信号からさらに効率よく消
音する信号を演算して出すようにアクティブ消音装置１
０を制御したり、更に、エンジン発電機２や警報装置１
６等を制御している。

【００１４】該警報装置１６はランプ１７やブザー１９
やモニター２０等からなり、エンジン発電機２が運転中
は常時冷却ファン７は駆動されており、エンジン発電機
２が停止したときには、前記温度センサ１３の検出値が
第一設定温度以上であると、冷却ファン７の駆動が続行
され、第二設定温度以下となると冷却ファン７が停止さ
れる。また、コントローラ５にはタイマー１８を接続し
てエンジン発電機２が停止した後、設定時間冷却ファン
７を駆動して、余熱でスピーカ３が破損することを防止
しており、前記どちらかの温度または時間に先に到達し
たときに冷却ファン７を停止するようにしている。ま
た、温度センサ１３が第三設定温度以上となると、異常
に温度が上昇した場合であり、警報装置１６が作動され
てオペレーターに認識させ、エンジン発電機２を停止さ
せたりする。

【００１５】以上の如く構成されたアクティブ消音装置
における動作について説明する。即ち、エンジン発電機
２を作動させると、エンジンが運転されて音源通過ダク
ト１から排気ガスが排出されると、それに伴う排気音が
第一音波センサ４で検出され、その検出信号がコントロ
ーラ５に入力されて、この検出信号はコントローラ５に
よって同振幅で逆位相の消音信号が生成される。この消
音信号がアンプ１２を介してスピーカ３に出力されて、
消音用音波が出力される。この消音用音波が、音源通過
ダクト１から放出される排気音に対して逆位相で同振幅
となるようにしてあるので、消音用音波で排気音が打ち
消されて消音作用がなされることになる。さらに排気音
と消音用音波の合成音波が第二音波センサ６で検知（モ
ニタ）されて、消音作用の結果がコントローラ５にフィ
ードバックされ、消音作用がより十分に行われるように
消音信号が補正されるのである。

【００１６】尚、一般に排気音の成分は、そのほとんど
がエンジンの回転数と気筒数とから決まる成分と、その
高調波とで構成される比較的低い周波数成分であり、し
かも排気管内でこれを検出すると周波数の低い成分ほど
増強される度合いが強い。このため、第一音波センサ４
の出力信号をそのままコントローラ５に入力したので
は、周波数の低い成分に対する消音作用が大きくなる反
面、感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数領域の成
分に対する消音作用は不十分となる。

【００１７】そこでアクティブ消音装置１０に、さらに
パッシブ消音装置１１を設けることで、通常低周波域で
の消音効果が高いアクティブ消音装置による消音に加え
て、高周波域での消音効果が高いパッシブ消音装置１１
による消音により、全周波数域での消音効果を向上する
ようにしているのである。

【００１８】次に、本発明の消音出力手段の冷却構成に
ついて説明する。先ず冷却ファン７を一つ設けたスピー
カユニットＳの第一実施例から説明する。図１、図２、
図３において、分岐管１ａはＴ字型パイプに構成され
て、分岐口１ｂに枝管９が連通され、該枝管９の他端に
スピーカ３と冷却ファン７と温度センサ１３が一体的に
配置されている。即ち、枝管９の先端部にスピーカ３が
固定され、枝管９の端部の一部を重複して、その外周に
冷却ケース４４が固設されてスピーカ３を収納してい
る。この枝管９と冷却ケース４４が重複している部分に
形状は限定しないが、例えばドーナッツ状等の空間を形
成して空気室３９としている。該空気室３９が位置する
枝管９の外周部分に比較的小さな孔に形成した連通孔９
ａ・９ａ・・・が開口されて、冷却ケース４４内と枝管
９内が連通されている。

【００１９】そして、前記冷却ケース４４の他端側に空
気導入パイプ４５が連通され、空気源（例えば大気）と
連通されている。この導入パイプ４５を冷却ケース４４
に連通する連通口４４ａの内部側に冷却ファン７が設置
されている。つまり、スピーカ３の背面側（以下、音を
出す側を出力側とし、前部とする。そして、出力側と反
対側を背面側とする。）に冷却ファン７が配置され、一
つの冷却ケース４４内にスピーカ３と冷却ファン７を収
納してコンパクトに配置して、組立も容易にできるよう
にしている。該冷却ファン７は軸流ファンや横断流ファ
ン等限定するものではないが、本実施例ではターボファ
ンを用いている。

【００２０】そして、図２、図３に示すように、冷却フ
ァン７の吐出部は冷却ケース４４の側面に開口した連通
孔４４ｂに接続される。一方、前記連通孔９ａが配置さ
れた冷却ケース４４の重複部分（空気室３９）の側面に
連通孔４４ｃが開口され、該連通孔４４ｂと連通孔４４
ｃの間の冷却ケース４４の外面に半円筒状の連通管４６
が固定されている。つまり、連通孔４４ｂを介して連通
管４６と冷却ファン７の吐出口が連通され、連通孔４４
ｃを介して連通管４６と空気室３９が連通され、連通管
４６がスピーカ３を迂回する構成となる。該空気室３９
と枝管９が連通孔９ａを介して連通され、冷却ファン７
からの冷却風がスピーカ３の外周からスピーカ３の信号
出力側に吐出される構成としている。但し、連通孔４４
ｂ・４４ｃの開口面積は連通孔９ａよりも大きく構成し
ている。

【００２１】このような構成において、発電機２ｂのエ
ンジン２ａが駆動された場合及びエンジン２ａが停止直
後等、温度センサ１３が第一設定温度を上回る場合は、
冷却ファン７が駆動されてスピーカ３の前部を冷却す
る。つまり、冷却ファン７の駆動によって導入パイプ４
５を介して空気が吸引され、冷却ファン７の吐出口から
連通孔４４ｂ、連通管４６、連通孔４４ｃ、空気室３
９、連通孔９ａを介して枝管９内に入り、音源通過ダク
ト１側に冷却空気が送られて、スピーカ３の前部を冷却
する。

【００２２】こうして、冷却ファン７からの冷却風を連
通管４６を介して空気室３９に送ることで、該空気室３
９が蓄圧室の役目を果たし、スピーカ３前部の枝管９外
周に複数の小さく開口した連通孔９ａ・９ａ・・・より
枝管９内に吐出し、スピーカ３の前部はエアカーテンの
如く作用して、熱気がスピーカ３へ至り難くなり、高温
によりスピーカ３が破損することを防止できるのであ
る。

【００２３】次に、冷却ファン７を複数設けたスピーカ
ユニットＳ’の実施例を説明する。なお、本実施例では
冷却ファン７を二つ設けた場合について説明するが三つ
以上設けることも可能である。図４に示すように、同一
の冷却ケース４４内に冷却ファン７が冷却ケース４４の
軸心方向に直列状に配置され、スピーカ３に近い側を主
冷却ファン７ａ、他方を予備冷却ファン７ｂとし、それ
それコントローラ５と接続されている。そして、主冷却
ファン７ａとスピーカ３は筒状の支持ケース６３に固定
されて、該支持ケース６３は冷却ケース４４内に隙間を
介して支持固定され、二重構造となるようにしている。
そして、主冷却ファン７ａの吐出口及び予備冷却ファン
７ｂの吐出口にはそれぞれ逆止弁７１が設けられて冷却
ケース４４内に開口され、該逆止弁７１によってスピー
カ３側からの圧が大きいために熱風が逆流しないよう
に、または、一方の冷却ファンが駆動され、他方が停止
しているときにスピーカ３側へ冷却風を送れるようにし
ている。但し逆止弁７１の構造は限定しない。そして、
前記冷却ケース４４と支持ケース６３の間の隙間は、前
部において枝管９と連通させている。つまり、スピーカ
３の外周からスピーカ３の前部に冷却風が抜けるように
している。また、主冷却ファン７ａの吸引口は連結パイ
プ６４に連通して、該連結パイプ６４は冷却ケース４４
の外側へ延出して導入パイプ４５と連結している。

【００２４】このようにして、エンジン発電機２を駆動
した場合及びエンジン停止直後などの場合は、設定温度
以上となると、主冷却ファン７ａが駆動され、導入パイ
プ４５、連結パイプ６４を介して空気を吸引し、冷却ケ
ース４５内に吐出して、冷却ケース４４と支持ケース６
３の間の隙間からスピーカ３前部に冷却風を吐出して、
スピーカ３が音源通過ダクト１からの熱によって破損す
ることを防止している。そして、主冷却ファン７ａが故
障した場合には、警報が発せられるとともに、予備冷却
ファン７ｂが駆動され、導入パイプ４５から空気を吸引
して、前記同様に、冷却ケース４５内に吐出して、冷却
ケース４４と支持ケース６３の間の隙間からスピーカ３
前部に冷却風を吐出して冷却し、スピーカ３が破損する
ことを防止するのである。

【００２５】また、主冷却ファン７ａとスピーカ３の構
造は前記スピーカユニットＳと略同じ構成とすることも
可能であり、スピーカユニットＳ”は図５、図６に示す
ように、スピーカ３と主冷却ファン７ａと予備冷却ファ
ン７ｂが略直列状に冷却ケース４４内に収納され、該主
冷却ファン７ａは冷却ケース４５中央部に設けた仕切り
板４４ｄに固定され、該主冷却ファン７ａの吸入口は配
管６０を介して導入パイプ４５と連通されている。該配
管６０は予備冷却ファン７ｂを迂回するように、主冷却
ファン７ａの吸入口から一旦冷却ケース４４の外側へ延
出して、分岐管等を介して前記導入パイプ４５と連通し
ている。

【００２６】前記予備冷却ファン７ｂの吸入口は導入パ
イプ４５に連通され、吐出口は冷却ケース４４に設けた
連通孔４４ｅに連通され、該連通孔４４ｅは冷却ケース
４４外側面に固定した半円筒状の連通パイプ６１内に開
口している。該連通パイプ６１の他端は前記空気室３９
の外側の冷却ケース４４に設けた連通孔４４ｆに連通し
ている。なお、前記同様に連通孔４４ｂ・４４ｅには逆
止弁７１・７１をそれぞれ設けている。このように構成
することによって、通常のエンジン発電機２が運転され
ているときは前記同様に主冷却ファン７ａが駆動され
て、連通管４６、空気室３９を介して、スピーカ３前の
連通孔９ａ・９ａ・・・より枝管９内に吐出して冷却す
る。そして、主冷却ファン７ａが故障した場合、コント
ローラ５によって予備冷却ファン７ｂが駆動されて、連
通パイプ６１、空気室３９を介して、スピーカ３前の連
通孔９ａ・９ａ・・・より枝管９内に吐出して冷却す
る。このように、主冷却ファン７ａが故障しても、予備
冷却ファン７ｂによってスピーカ３前に冷却風を吐出し
て、スピーカ３が高熱に晒されないようにして破損する
ことを防止するのである。但し、主冷却ファン７ａと予
備冷却ファン７ｂは逆であってもかまわない。また、異
常に高温となった場合には主冷却ファン７ａと予備冷却
ファン７ｂの両方を駆動するように構成することもでき
る。

【００２７】なお、エンジン発電機２が停止してもスピ
ーカ３近傍の温度が第一設定温度よりも高い場合には、
非常用電源１４からインバーター１５を介してＤＣ−Ａ
Ｃ変換されて冷却ファン７を駆動して冷却することもで
き、また、エンジン２ａや発電機２ｂの故障による停電
や落雷等に発電機２ｂより電力が供給されない場合は、
非常用電源１４からの電力で冷却ファン７を駆動する。

【００２８】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するのである。即ち、請求項１の如く、
騒音源側に配置されるダクトに第一の騒音検出手段と、
該ダクトの下流側に配置されて消音信号を出力する手段
と、前記第一の騒音検出手段にて検出した騒音信号に対
して逆位相の消音信号を算出する演算手段、及び、前記
出力手段よりも下流側に配置される第二の騒音検出手段
を有したアクティブ消音装置において、前記消音信号出
力手段と、該消音信号出力手段を冷却する手段を同一ケ
ース内に配置したので、従来の消音信号出力手段と冷却
手段を別々のケース内に収納した構造に比べて構成が簡
単となり、冷却風を導くための構成も簡単にでき、コス
トを低減できるとともに、冷却風通路が短くなって、そ
の通路における風力の低下が小さく、温度上昇も小さく
なって冷却効率を向上することができたのである。

【００２９】また、請求項２の如く、前記冷却手段を消
音信号出力手段の背面側に配置し、該冷却手段を冷却フ
ァンとして消音信号出力手段の外周から冷却風を送り冷
却するようにしたので、冷却風は背面側の消音出力手段
の外周側から前方中央側へ送られて、高温風が冷却手段
側へ至りにくくなり、高温に晒されて消音信号出力手段
が破損することを防止できる。

【００３０】さらに、請求項３の如く、騒音源側に配置
されるダクトに第一の騒音検出手段と、該ダクトの下流
側に配置されて消音信号を出力する手段と、前記第一の
騒音検出手段にて検出した騒音信号に対して逆位相の消
音信号を算出する演算手段、及び、前記出力手段よりも
下流側に配置される第二の騒音検出手段を有したアクテ
ィブ消音装置において、前記消音信号出力手段を収納す
るケース内に複数の冷却手段を配置したので、複数同時
に冷却手段を駆動することによって、一時的に高温とな
ったときでも短時間で冷却することが可能となり、ま
た、いずれか一つの冷却手段が壊れても、他の冷却手段
で冷却することができて、消音信号出力手段を高温によ
り破損することを防止でき、アクティブ消音を続行する
ことができる。

【００３１】また、請求項４の如く、前記複数の冷却手
段を直列状に配置し、一方を他方の予備としたので、消
音信号出力手段と冷却手段を簡単な構造でコンパクトに
配置することができ、また、例え、一つの冷却手段が壊
れても他の冷却手段でバックアップできて消音出力手段
を冷却でき、アクティブ消音の機能は損なわれず、部品
交換をするまでの間でも本体を駆動できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアクティブ消音装置の概略構成と制御
を示すブロック図である。

【図２】消音信号出力手段取付部の断面図である。

【図３】同じく側面図である。

【図４】冷却手段を複数設けた実施例の断面図である。

【図５】同じく他の実施例を示す断面図である。

【図６】同じく側面図である。

【符号の説明】

１音源通過ダクト２エンジン発電機３スピーカ４第一音波センサ５コントローラ６第二音波センサ７冷却ファン７ａ主冷却ファン７ｂ予備冷却ファン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源側に配置されるダクトに第一の騒
音検出手段と、該ダクトの下流側に配置されて消音信号
を出力する手段と、前記第一の騒音検出手段にて検出し
た騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出する演算手
段、及び、前記出力手段よりも下流側に配置される第二
の騒音検出手段を有したアクティブ消音装置において、
前記消音信号出力手段と、該消音信号出力手段を冷却す
る手段を同一ケース内に配置したことを特徴とするアク
ティブ消音装置。
【請求項２】前記冷却手段を消音信号出力手段の背面
側に配置し、該冷却手段を冷却ファンとして消音信号出
力手段の外周から冷却風を送り冷却するようにしたこと
を特徴とする請求項１記載のアクティブ消音装置。
【請求項３】騒音源側に配置されるダクトに第一の騒
音検出手段と、該ダクトの下流側に配置されて消音信号
を出力する手段と、前記第一の騒音検出手段にて検出し
た騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出する演算手
段、及び、前記出力手段よりも下流側に配置される第二
の騒音検出手段を有したアクティブ消音装置において、
前記消音信号出力手段を収納するケース内に複数の冷却
手段を配置したことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項４】前記複数の冷却手段を直列状に配置し、
一方を他方の予備としたことを特徴とする請求項３記載
のアクティブ消音装置。