JP2003045726A - 変圧器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】変圧器から発生する騒音を低減する手段として
変圧器の本体タンクを防音壁で取り囲み、防音壁の一部
開口部に吸音ダクトを取り付ける防音構造がある。この
防音手段であると吸音ダクトは高周波成分の騒音に対し
ては低減効果があるが低周波成分の騒音に対してはあま
り低減効果は少ない。 【解決手段】変圧器本体を収納する本体タンク５を取り
囲むように一部に開口部１０を形成した防音壁９を設
け、本体タンク５を伝わって前記防音壁９の開口部１０
から放射される騒音を所定の方向に案内し、開口端１５
から放出するようなダクト状の案内装置１１を設け、前
記本体タンク５からの騒音、あるいは振動を検知するセ
ンサ６と、このセンサ６の検知信号により前記案内装置
１１を通って開口端１５より放出される騒音を打ち消す
音を発生するスピーカとを設けることにより、防音効果
と、吸音ダクトと能動消音制御の相乗効果により騒音低
減効果を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は能動消音制御手法に
よる消音装置と、防音壁による防音装置とを有する低騒
音型の変圧器に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、環境保護の観点から騒音規制が厳
しくなっており、電力用に用いられる大型の変圧器にお
いても低騒音化が強く望まれている。従来変圧器の騒音
低減対策として、鋼板やコンクリートなどにより構成さ
れた防音建屋や防音タンクなどの防音壁を変圧器の本体
タンクを取り囲むように設置することが一般的に行われ
ている。このような防音対策を施した場合、騒音源であ
る変圧器の本体タンクから放射される騒音は、防音壁に
より遮蔽され低減される。この防音対策はその効果を充
分発揮させるためには本体タンクの周囲を防音壁により
完全に密閉することが好ましい。しかし換気などの必要
上、開口を設置しなければならない場合があり、この開
口部から騒音が漏れ、騒音低減効果を減少させている。

【０００３】従来、このような開口部からの騒音低減手
法として、吸音ダクトなどが用いられる。一般的な吸音
ダクトは、開口部に取り付けられたダクトと、このダク
ト内面に貼付けられた吸音材とを設け、ダクトを通過す
る騒音を吸音材で吸音することにより騒音低減化を図っ
ている。

【０００４】従来のこの種の吸音ダクトの構造を図１０
を参照して説明する。１はダクト、２はダクト１の内面
に貼付けされた吸音材、３は騒音源側に取り付けられる
ダクト入口、４はダクト入り口と反対側のダクト出口で
ある。ダクト入口３から入った騒音はダクト１内部を通
過するときに、ダクト１内部に設けられた吸音材２の吸
音効果により騒音が低減され、ダクト出口４から外部に
放出される。

【０００５】ところで近年、新しい騒音低減手段として
能動消音制御手法による騒音低減手段が注目されてお
り、特に、最近の計算機技術や制御理論の発達に伴い、
能動消音制御の手法を用いた低騒音型の変圧器も多数考
えられている。この能動消音制御による騒音低減のやり
方は、例えば、騒音検出装置により騒音を検出し、その
騒音と逆位相の音波を騒音源周囲に配置したスピーカよ
り騒音源に向けて放射し、騒音を打ち消し、低減する手
法（例えば特開平６−６１０７３号公報参照）である。

【０００６】この能動消音制御を用いた変圧器の例を図
１１に示す。図において、５は図示しない変圧器本体を
収納した本体タンク、６は本体タンク５の外面に取りつ
けられた圧電センサ、７は変圧器の本体タンク５に向け
て音を放射するように取りつけられたスピーカ、８はス
ピーカ７を音の放射方向以外は密封するように取り付け
た密閉箱である。

【０００７】このような構成の低騒音型の変圧器におい
て、変圧器の中身より本体タンク５に伝わって来る騒音
は圧電センサ等のセンサ６が検知し、その騒音に対する
信号は、高速演算装置などにより処理されて増幅後スピ
ーカ７に入力される。そして、スピーカ７より騒音と逆
位相の音波を本体タンク５に向けて放射することによ
り、本体タンク５から発生する騒音を低減する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０のよ
うに構成された吸音ダクトでは、吸音材２により吸収さ
れる騒音は、主に高周波数成分であり、低周波数成分の
音に関しては吸音材２による吸音効果があまり期待でき
なかった。特に変圧器からの騒音は低周波数成分の音が
多く、従って吸音ダクトによる騒音低減手段は変圧器の
騒音対策としてはあまり期待できるものではなかった。

【０００９】また、図１１のように構成された能動消音
制御による騒音低減手段では、圧電センサなどのセンサ
６とスピーカ７は同数必要であると同時に、できる限り
近接して設置する必要がある。また、センサ６とスピー
カ７は騒音源にできる限り多く設置する必要もあるが、
実際には変圧器の据付現場によってはセンサ６やスピー
カ７を数多く設置するのが困難な場合も有り、大きな騒
音低減効果を得ることが困難であった。また、能動消音
制御による騒音低減手段に共通の問題であるが、スピー
カ７を置いた場所では騒音低減効果が得られるものの、
逆に騒音が増大する場所も現れる。また、変圧器のタン
クのように対象物の騒音放射面が大きい場合、放射面か
ら放射される騒音は場所によって位相が異なるなど、非
常に複雑な音源となり、効果的な能動消音制御を実現す
るためには、多数のスピーカ７とセンサ６や、複雑な制
御を必要とする。本発明は以上の欠点を除去して、より
簡単な構成で、複雑な制御を必要とせず、より騒音低減
効果の高い変圧器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の問題点を解決する
ために、本発明の請求項１の変圧器では、変圧器本体
と、この変圧器本体を収納する本体タンクと、この本体
タンクを取り囲むように設けられ、一部に開口部を形成
した防音壁と、本体タンクを伝わって前記防音壁の開口
部から放射される騒音を所定の方向に案内し、開口端か
ら放出するように防音壁に設けられたダクト状の案内装
置と、前記本体タンクからの騒音、あるいは振動を検知
するセンサと、このセンサの検知信号により前記案内装
置を通って開口端より放出される騒音を打ち消す音を発
生するスピーカとを備えることを特徴とする。

【００１１】このような構成とすることにより、防音壁
による騒音低減とともに、防音壁の開口部から放射され
る騒音が、案内装置による騒音低減効果と、さらに能動
消音制御手法による騒音低減効果により低減されるた
め、効果的な低騒音化が図れる。

【００１２】本発明の請求項２の変圧器では、請求項１
記載の変圧器において、案内装置の開口端の開口を区切
る仕切を設けたことを特徴とする。このような構成とす
ることにより、防音壁による騒音低減とともに、防音壁
の開口部から放射される騒音が、案内装置の区切られた
開口端による騒音低減効果と、さらに能動消音制御手法
による騒音低減効果により低減されるため、効果的な低
騒音化が図れる。

【００１３】本発明の請求項３の変圧器では、請求項１
記載の変圧器において、案内装置の内部に騒音の伝播距
離を変化させる案内板を設けたことを特徴とする。この
ような構成とすることにより、防音壁による騒音低減と
ともに、防音壁の開口部から放射される騒音が、案内装
置の延ばされた伝播距離を通り、開口端による騒音低減
効果と、さらに能動消音制御手法による騒音低減効果に
より低減されるため、効果的な低騒音化が図れる。

【００１４】本発明の請求項４の変圧器では、請求項１
記載の変圧器において、案内装置の開口端に一部に開口
を有する蓋を設けたことを特徴とする。このような構成
とすることにより、防音壁による騒音低減とともに、防
音壁の開口部から放射される騒音が、案内装置の制限さ
れた開口端による騒音低減効果と、さらに能動消音制御
手法による騒音低減効果により低減されるため、効果的
な低騒音化が図れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下本発明の第1の実施の形態に
ついて図１、図２を参照して説明する。図１は本発明の
第1の実施の形態による変圧器の側面図、図２は同平面
図である。図において５は図示しない変圧器本体を収納
した本体タンク、９は本体タンク５周囲を取り囲むよう
に設置された防音タンクや防音建屋などの防音壁、１０
は防音壁９の一部に形成された開口部である。この開口
部１０に対して、開口部１０から放射される騒音を意図
的に所定の方向へ誘導するように防音壁９の一面全体を
覆うようなダクト状の案内装置１１が設置されている。
また、案内装置１１の周囲には、スピーカ７を設置する
とともに、本体タンク５の外面に加速度センサ１２を設
置するか、または本体タンク５の周囲あるいは開口部１
０近傍にマイクロフォン１３を設置する。また案内装置
１１に設置されるスピーカ７近傍にもマイクロフォン１
３を設置する。また、加速度センサ１２やマイクロフォ
ン１３、スピーカ７は制御処理装置１４に接続されてい
る。

【００１６】以上のように構成された変圧器において、
変圧器の本体タンク５から発生した騒音は、まず防音壁
９の透過損失により大部分が低減される。一方、開口部
１０を通って放射された騒音については、開口部１０に
設けられた案内装置１１が、吸音ダクトの効果を有する
ことから、この案内装置１１により、周波数の高い領域
の騒音が主に低減される。このため、案内装置１１によ
り誘導された騒音が案内装置上部に形成した開口端１５
から放射されるのは、波長の長い低周波数成分が中心と
なる。そのため、開口端１５近傍では、ほぼ平面波の状
態となる。案内装置１１の開口端１５から放射される騒
音が、平面波として扱うことができない場合、能動消音
制御を実現するためには、開口端１５における騒音の位
相などの情報を、計算や測定を実施することで把握し、
それぞれの条件に適したスピーカやセンサの配置や、制
御アルゴリズムの構築が必要となる。しかしながら、本
構成では、開口端１５における音は平面波状であるの
で、比較的単純な構成で能動消音制御を実現することが
できる。この能動消音制御の作用は次のとおりである。
変圧器の本体タンク５に設置された加速度センサ１２、
あるいは本体タンク５周囲または開口部１０近傍に設置
されたマイクロフォン１３と、スピーカ７近傍に設置さ
れたマイクロフォン１３により、変圧器の本体タンク５
から放射される騒音に対応する信号が測定される。この
測定された信号を制御処理装置１４に入力し、この制御
処理装置１４により騒音を打ち消す最適な信号を計算し
て、スピーカ７を駆動制御し、スピーカ７から騒音を打
ち消す音を発生させ、騒音を低減する。

【００１７】以上のような構成とすることにより、防音
壁９の透過損失、案内装置１１の消音効果および、マイ
クロフォン１３やスピーカ７により構成される消音装置
の消音効果により、従来構成の変圧器の能動消音制御と
比較して、比較的単純な構成でより効果的な能動消音制
御を実現することができる。

【００１８】なお、加速度センサ１２、マイクロフォン
１３およびスピーカ７を設置する位置、および個数につ
いては、図１および図２に示したものに限定する必要は
なく、例えば、スピーカ７を案内装置１１の内部に設置
しても構わないし、スピーカ７や加速度センサ１２、マ
イクロフォン１３を複数個設置しても構わない。

【００１９】また、案内装置１１の形状および大きさ
も、ダクト状の構成であれば、図１および図２に示すよ
うに、防音壁９の１面全体を囲う形状としてもよいし、
開口部１０周辺のみを囲う形状としても構わない。ま
た、図には示していないが、防音壁９や案内装置１１内
側に吸音材を貼付けするようにしても構わない。

【００２０】次に本発明の第２の実施の形態について図
３乃至図５を参照して説明する。図３乃至図５におい
て、図１、図２に示す第1の実施の形態と同一部分につ
いては同一の符号を付し詳細な説明は省略する。本実施
の形態においては案内装置１１の内側に、この案内装置
１１の開口端１５を幾つかに区切るような仕切り１６が
設けられている。

【００２１】このように構成された変圧器であると、案
内装置１１の開口端１５が対象騒音の波長よりもかなり
大きな場合には、平面波として扱うことが困難となる
が、仕切り１６により開口端１５を区切ることにより、
区切られた個々のダクトについてみれば、このダクトの
効果により開口端１５近傍における音は平面波とみなす
ことができる。したがって、スピーカ７と加速度センサ
１２および制御アルゴリズムで構成される制御システム
を比較的簡単な構成で実現することが可能となる。ま
た、防音壁９と案内装置１１の騒音低減効果により、能
動消音制御の対象となる周波数帯を絞ることができるの
で、より効果的な騒音低減効果が期待できる。なお、仕
切り１６の間隔は、その特性上Ｌ１、Ｌ２を、対象とす
る音の波長の２分の１程度またはそれ以下とする必要が
ある。

【００２２】なお、図３および図４では、仕切り１６は
案内装置１１の高さの途中までしか設けていないが、案
内装置１１高さ方向の全体に設けても構わない。もちろ
ん、仕切り１６は、開口端１５の長辺方向を区切るよう
設置してもよい。また、図６に示すように、仕切り１６
に仕切り穴１７を設けても構わない。また、案内装置１
１内側および仕切り１６、および防音壁９内部に吸音材
を貼付けた構成としても構わない。

【００２３】次に本発明の第３の実施の形態について図
７を参照して説明する。図７において、図１、図２に示
す第1の実施の形態と同一部分については同一の符号を
付し詳細な説明は省略する。

【００２４】本実施の形態においては、案内装置１１の
内部に、案内装置１１内部の騒音の伝播経路を変更する
ような案内板１７が設けてある。このように構成された
変圧器であると、案内装置１１に設けられた案内板１７
はその長さ、形状、数などを適宜変えることによって案
内装置１１内を伝播する騒音の伝播距離を変更すること
が出来る。これにより、案内装置１１内の定在波の位相
を案内板１７の無い状態から変化させることができるの
で、開口端１５における音の位相を変化させることがで
きる。このため、特に開口端１５を仕切り１６で区切る
構成の場合には、本構成により各区画毎の位相をそろえ
ることが可能となる。各区画の位相がそろわない場合に
は、隣り合う制御システムが干渉し、騒音低減量を低下
させる場合があるが、位相をそろえることにより、干渉
を避けることが可能となるので、効果的に能動消音制御
による騒音低減を実現することができる。また、いずれ
の構成においても、案内装置１１の内側、案内板１７お
よび防音壁９の内側に吸音材を貼付けした構成としても
構わない。

【００２５】次に本発明の第４の実施の形態について図
８を参照して説明する。図８において、図１、図２に示
す第1の実施の形態と同一部分については同一の符号を
付し詳細な説明は省略する。

【００２６】本実施の形態においては、案内装置１１の
開口端１５に蓋１８が設置されている。また、この蓋１
８には中央部に蓋穴１９が設けられている。このように
構成された変圧器であると、案内装置１１の開口端１５
から放射される音は、開口端１５の１辺の大きさが対象
音の波長の２分の１よりも大きい場合、平面波として扱
うことが困難になる。平面波として扱うことができない
場合に能動消音制御を実現するためには、開口端１５に
おける音の位相などの情報を、計算や測定を実施するこ
とで把握し、それぞれの条件に適したスピーカやセンサ
の配置や、制御アルゴリズムの構築が必要となる。この
開口端１５の開口面積を、１辺が対象とする音の波長の
２分の１程度またはそれ以下に制限するような蓋穴１９
を持つ蓋１８を設けることにより、放射音は平面波とし
て扱うことが可能になる。これにより、本構成では必要
最小限のスピーカとセンサおよび比較的単純な制御アル
ゴリズムで、能動的に騒音を低減することができる。ま
た、防音壁９と案内装置１１の騒音低減効果により、能
動消音制御の対象となる周波数帯を絞ることができるの
で、より効果的な変圧器能動消音装置を実現することが
できる。

【００２７】また、図９に示すように、蓋１８に設置さ
れた蓋穴１９を複数としてもよい。図９では蓋穴１９は
２つしか示されていないが、蓋穴１９の個数は３つでも
よいし、それ以上でも構わない。

【００２８】なお、いずれの構成においても、蓋穴１９
の配置および形状は、図に示したものに限定する必要は
ない。また、案内装置１１の内側、蓋１８の内側および
防音壁９の内側に吸音材を貼付けした構成としても構わ
ない。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の変圧器に
よれば、変圧器本体と、この変圧器本体を収納する本体
タンクと、この本体タンクを取り囲むように設けられ、
一部に開口部を形成した防音壁と、本体タンクを伝わっ
て前記防音壁の開口部から放射される騒音を所定の方向
に案内し、開口端から放出するように防音壁に設けられ
たダクト状の案内装置と、前記本体タンクからの騒音、
あるいは振動を検知するセンサと、このセンサの検知信
号により前記案内装置を通って開口端より放出される騒
音を打ち消す音を発生するスピーカとから構成されるの
で、より簡単な構成で、複雑な制御を必要とせず、より
騒音低減効果の高い変圧器を提供することが出来る。

【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変圧器を示す
側面図。

【図２】本発明の第１の実施の形態による変圧器を示す
平面図。

【図３】本発明の第２の実施の形態による変圧器を示す
側面図。

【図４】本発明の第２の実施の形態による変圧器を示す
正面図。

【図５】本発明の第２の実施の形態による変圧器を示す
一部正面図。

【図６】本発明の第２の実施の形態における他の例を示
す側面図。

【図７】本発明の第３の実施の形態による変圧器を示す
側面図。

【図８】本発明の第４の実施の形態による変圧器を示す
平面図。

【図９】本発明の第４の実施の形態における他の例を示
す平面図。

【図１０】従来の吸音ダクトの構成を示す断面図。

【図１１】従来の変圧器の構成を示す概略断面図。

【符号の説明】

５…本体タンク、６…センサ、７…スピーカ、９…防音
壁、１０…開口部、１１…案内装置、１２…加速度セン
サ、１３…マイクロフォン、１４…制御処理装置、１５
…開口端、１６…仕切り、１７…仕切り穴、１８…蓋、
１９…蓋穴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村松 浩史 神奈川県川崎市川崎区浮島町２番１号 株 式会社東芝浜川崎工場内 (72)発明者 江波戸 明彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5D061 CC11 EE27 FF02 5E058 AA06 AA08

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 変圧器本体と、この変圧器本体を収納す
   る本体タンクと、この本体タンクを取り囲むように設け
   られ、一部に開口部を形成した防音壁と、本体タンクを
   伝わって前記防音壁の開口部から放射される騒音を所定
   の方向に案内し、開口端から放出するように防音壁に設
   けられたダクト状の案内装置と、前記本体タンクからの
   騒音、あるいは振動を検知するセンサと、このセンサの
   検知信号により前記案内装置を通って開口端より放出さ
   れる騒音を打ち消す音を発生するスピーカとからなる変
   圧器。
2. 【請求項２】 案内装置の開口端の開口を区切る仕切を
   設けたことを特徴とする請求項１記載の変圧器。
3. 【請求項３】 案内装置の内部に騒音の伝播距離を変化
   させる案内板を設けたことを特徴とする請求項１記載の
   変圧器。
4. 【請求項４】 案内装置の開口端に一部に開口を有する
   蓋を設けたことを特徴とする請求項１記載の変圧器。