JP2018081267A - Noise reduction device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、騒音低減装置に関する。 The present invention relates to a noise reduction device.
下記の特許文献1には、建設機械のエンジンマフラーに近傍に一対のスピーカを設け、エンジンマフラーの音の出力先にエンジン音計測用マイクを設置し、エンジンマフラーからの騒音と逆位相の音を一対のスピーカから出力することにより建設機械の騒音を低減させるエンジン騒音消音装置が開示されている。このエンジン騒音消音装置は、特許文献1の図3に明示されているように、エンジンマフラーの側方に一対のスピーカを配置することにより、エンジンマフラーから放出された騒音に所定の角度を以て交差するように一対のスピーカから放出された逆位相の音を相互干渉させるものである。
In
しかしながら、エンジンマフラーの騒音は放射状に空中に伝搬し、またスピーカの逆位相の音も同様に放射状に空中に伝搬するので、上記従来技術では騒音に干渉する逆位相の音は、スピーカから放出される逆位相の音の一部に限定される。すなわち、上記従来技術では、スピーカから放出される逆位相の音の一部が騒音の低減に寄与するのみであり、よって逆位相の音による騒音の低減効率が低いという問題がある。 However, since the noise of the engine muffler propagates radially into the air, and the sound of the reverse phase of the speaker also propagates radially into the air, the sound of the reverse phase that interferes with the noise is emitted from the speaker. It is limited to a part of the sound of opposite phase. That is, in the above prior art, only a part of the reverse phase sound emitted from the speaker contributes to the noise reduction, and thus there is a problem that the noise reduction efficiency due to the reverse phase sound is low.
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、騒音の低減効率を従来よりも向上させることを目的とするものである。 The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to improve noise reduction efficiency as compared with the prior art.
上記目的を達成するために、本発明では、騒音低減装置に係る第1の解決手段として、騒音放出口から放出された騒音の音量を検出するマイクと、騒音の位相とは逆位相の逆位相音を放出するスピーカと、前記音量に応じた音量の前記逆位相音を示す音響信号を前記スピーカに出力する音響信号発生器とを備え、前記逆位相音を用いて前記騒音放出口から放出された騒音を低減させる騒音低減装置であって、前記スピーカが取り付けられると共に前記騒音放出口を収容する音響ダクトを備え、前記スピーカは、前記音響ダクト内に前記逆位相音を放出する、という手段を採用する。 In order to achieve the above object, in the present invention, as a first solution means for a noise reduction device, a microphone for detecting the volume of noise emitted from a noise emission port, and a phase opposite to the phase of noise are provided. A speaker that emits sound, and an acoustic signal generator that outputs to the speaker an acoustic signal indicating the anti-phase sound having a volume corresponding to the sound volume, and is emitted from the noise emission port using the anti-phase sound. A noise reduction device for reducing noise, comprising: an acoustic duct to which the speaker is attached and accommodating the noise emission port; wherein the speaker emits the anti-phase sound into the acoustic duct; adopt.
本発明では、騒音低減装置に係る第2の解決手段として、上記第1の解決手段において、前記騒音放出口は、建設機械における排気ガスの排気口である、という手段を採用する。 In the present invention, as the second solving means relating to the noise reduction apparatus, a means is adopted in which, in the first solving means, the noise discharge port is an exhaust gas exhaust port in a construction machine.
本発明では、騒音低減装置に係る第3の解決手段として、上記第2の解決手段において、前記音響ダクトには前記スピーカの近傍に外気取込口が設けられており、前記排気ガスを駆動ガスとするエジェクタ効果によって前記外気取込口から外気を前記音響ダクト内に取り入れる、という手段を採用する。 In the present invention, as a third solving means relating to the noise reduction device, in the second solving means, the acoustic duct is provided with an outside air intake port in the vicinity of the speaker, and the exhaust gas is used as a driving gas. A means is adopted in which outside air is taken into the acoustic duct from the outside air inlet by the ejector effect.
本発明では、騒音低減装置に係る第4の解決手段として、上記第1〜第3のいずれかの解決手段において、前記騒音放出口における前記騒音の放出方向を設定する案内ダクトをさらに備える、という手段を採用する。 In the present invention, as a fourth solving means related to the noise reduction device, in any one of the first to third solving means, a guide duct that sets a discharge direction of the noise at the noise discharge port is further provided. Adopt means.
本発明では、騒音低減装置に係る第5の解決手段として、上記第1〜第4のいずれかの解決手段において、前記騒音低減装置は騒音発生源に対して後付可能である、という手段を採用する。 In the present invention, as a fifth solving means relating to the noise reduction device, in the first to fourth solving means, the noise reduction device can be retrofitted to a noise generating source. adopt.
本発明によれば、スピーカが騒音放出口を収容する音響ダクト内に逆位相音を放出するので、音響ダクト内において逆位相音が騒音に干渉する。したがって、本発明によれば、騒音の低減に寄与する逆位相音の割合を従来よりも向上させることが可能であり、よって騒音の低減効率を従来よりも向上させることができる。 According to the present invention, since the speaker emits the antiphase sound into the acoustic duct that houses the noise emission port, the antiphase sound interferes with the noise in the acoustic duct. Therefore, according to the present invention, it is possible to improve the ratio of the antiphase sound that contributes to the noise reduction as compared with the prior art, and thus the noise reduction efficiency can be improved as compared with the conventional art.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る騒音低減装置Rは、騒音発生源である建設機械に装着され、エンジンの排気口C1a(騒音放出口)から放出される排気音(騒音)を低減させる装置である。すなわち、この騒音低減装置Rは、建設機械において略水平状態のエンジンカバーC上に後付で設置され、エンジンカバーCから略垂直姿勢で突出する排気管C1の排気口C1aから放出される排気ガスの排気音を低減させる。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
The noise reduction device R according to the present embodiment is a device that is mounted on a construction machine that is a noise generation source, and that reduces exhaust sound (noise) emitted from an exhaust port C1a (noise release port) of the engine. That is, the noise reduction device R is installed on a substantially horizontal engine cover C in a construction machine as a retrofit, and exhaust gas discharged from an exhaust port C1a of an exhaust pipe C1 protruding in a substantially vertical posture from the engine cover C. Reduces exhaust noise.
このような騒音低減装置Rは、各図に示すように、音響ダクト1、ケーシング2、4つの支持脚3、案内ダクト4、マイク5、音響信号発生器6及びスピーカ7を備える。音響ダクト1は、エンジンカバーC上に横置きされる円筒状部材であり、後端面にスピーカ7が取り付けられると共に内部に案内ダクト4が収容されている。すなわち、この音響ダクト1は、後端面がスピーカ7の取付面であり、先端面が解放されたダクト口1aである。このような後端面及びダクト口1a(先端面)は、互いに平行な平行面である。
Such a noise reduction device R includes an
また、音響ダクト1には、図3(a)に示すように、スピーカ7の近傍部位に外気取込口1bが形成されている。この外気取込口1bは、図3(a)及び図4に示すように、音響ダクト1の下部において案内ダクト4とスピーカ7との間に設けられた円形の開口である。より詳細には、外気取込口1bは、図4に示すように、下方から見た場合に音響ダクト1の軸線Lが中心を通過する位置に設けられている。
In addition, as shown in FIG. 3A, the
ケーシング2は、上記音響ダクト1と同様に横置きの円筒状部材であり、音響ダクト1の後端に音響ダクト1と音響ダクト1の軸線L上に同軸になるように一体接続されている。このケーシング2は、図示するようにスピーカ7を収容するエンクロージャーとして機能するものである。
The
4つの支持脚3は、一体化物である音響ダクト1及びケーシング2を上記エンジンカバーC上に支持するための二対の支持部材であり、一対が音響ダクト1の外周面において音響ダクト1の軸線L方向の略中央に設けられ、もう一対がケーシング2の外周面においてケーシング2の軸線L方向の略中央に設けられている。すなわち、二対の支持脚3は、一端が音響ダクト1及びケーシング2の外周面に溶接固定され、他端がエンジンカバーCにネジ止め固定されることによって、音響ダクト1及びケーシング2を横置きに支持する。
The four
案内ダクト4は、後端面4aと先端面4bとが互いに直行する関係となるように円弧状に湾曲した曲管状部材であり、後端面4aにおける軸線が略鉛直方向、先端面4bにおける軸線が略水平方向となるように音響ダクト1に固定されている。すなわち、この案内ダクト4は、先端面4bにおける軸線が音響ダクト1の軸線Lと同軸となるように音響ダクト1に取り付けられている。
The
このような案内ダクト4は、後端に上記排気管C1が挿入され、騒音排出口である排気管C1の排気口C1aから排出された排気ガス及び排気音を先端面4bから音響ダクト1の軸線L方向の前方側に放出する。すなわち、案内ダクト4は、排気口C1aから放出される排気ガス及び排気音の流れ方向及び伝搬方向を変更することにより、排気ガス及び排気音の放出方向を略水平方向かつ排気口C1aの前方側に設定する案内部材である。
In such a
また、案内ダクト4の先端面4bは、排気ガス及び排気音を略水平方向に放出する。この案内ダクト4の先端面4bは、音響ダクト1のダクト口1a(先端面)と平行、かつ、ダクト口1aよりも所定寸法だけスピーカ7の取付面(後端面)側に後退している。さらに詳細には、案内ダクト4は、図4に示すように、下方から見た場合に音響ダクト1の軸線Lが中心を通過する位置に設けられている。
Further, the
マイク5は、図示するように音響ダクト1上においてダクト口1aの近傍に設けられており、ダクト口1aから空中に放出される排気音(騒音)を検出し、当該排気音を示す音響信号(排気音信号)を音響信号発生器6に出力する。このマイク5は、例えば音波によって振動する振動板と、振動板に取り付けられたボイスコイルと、ボイスコイルと磁気結合する永久磁石とを備え、音波に起因する振動板の振動に伴ってボイスコイルの両端に発生する起電力を上記音響信号(排気音信号)として出力する。このようなマイク5は、図4に示すように、下方から見た場合に音響ダクト1の軸線Lが中心を通過する位置に設けられている。
The
音響信号発生器6は、上記排気音信号に基づいて排気音の位相とは逆位相の音(逆位相音)を示す音響信号(排気音低減用信号)を生成する。この音響信号発生器6は、例えば排気音信号を反転増幅する反転増幅回路と、該反転増幅回路の出力を電力増幅する電力増幅回路とを備え、電力増幅回路の出力を排気音低減用信号として出力する。すなわち、この排気音低減用信号は、排気音信号を位相反転した信号位相を有すると共に排気音の音量(音圧)に応じた振幅を有する信号である。音響信号発生器6は、このような排気音低減用信号をスピーカ7に出力する。
Based on the exhaust sound signal, the
スピーカ7は、排気音低減用信号によって電磁石を駆動することにより円形の振動板を振動させる発音体である。このスピーカ7は、振動板の中心が音響ダクト1の軸線Lと一致するように音響ダクト1の後端面に設けられており、逆位相音を音響ダクト1の軸線L方向の前方側、つまり案内ダクト4のダクト口1a(先端面)から放出される排気音の放出方向と同一方向に放出する。すなわち、このようなスピーカ7は、前記排気音の放出方向において、案内ダクト4の先端面4bとは反対側に設けられ、排気音の放出方向と同一方向に逆位相音を放出する。
The
次に、このように構成された騒音低減装置Rの動作について詳しく説明する。
この騒音低減装置Rでは、建設機械の排気管C1の排気口C1aから排出された排気ガス及びその排気音は、案内ダクト4に案内されることによって案内ダクト4の先端面4bから前方に向けて放出される。ここで、案内ダクト4の先端面4bは音響ダクト1のダクト口1aよりも後方に後退した場所に位置しているので、排気音は音響ダクト1内に放出される。
Next, the operation of the noise reduction device R configured as described above will be described in detail.
In this noise reduction device R, the exhaust gas discharged from the exhaust port C1a of the exhaust pipe C1 of the construction machine and the exhaust sound thereof are guided forward by the
そして、この排気音は、音響ダクト1内を伝搬してダクト口1aから音響ダクト1の外部に放出される。そして、この排気音は、マイク5によって捉えられて排気音信号に変換され、排気音信号として音響信号発生器6に入力される。音響信号発生器6は、この排気音信号に基づいて排気音に対して逆位相を有する逆位相音を示す排気音低減用信号を生成してスピーカ7に出力する。そして、スピーカ7は、排気音低減用信号に基づいて逆位相音を音響ダクト1内に放出する。
The exhaust sound propagates through the
この結果、音響ダクト1内では、排気音に当該排気音とは逆位相の逆位相音が干渉することにより、排気音の音量(音圧)が減衰する。ここで、排気音低減用信号は、排気音の音量(音圧)の減衰量が最大となるように音響信号発生器6によって最適設定される。したがって、音響ダクト1から外部に放出される排気音の音量(音圧)は最小化される。
As a result, in the
ここで、騒音低減装置Rのスピーカ7は、前記排気音の放出方向において、案内ダクト4の先端面4bとは反対側に設けられ、音響ダクト1内において案内ダクト4の先端面4bにおける排気音の放出方向と略同一方向に逆位相音を放出するので、逆位相音が有する音響エネルギーの殆どが排気音の低減(減衰)に寄与する。
Here, the
したがって、この騒音低減装置Rによれば、排気音(騒音)に対して逆位相の音を交差させる従来技術よりも、排気音(騒音)の低減効率を向上させることができる。また、この騒音低減装置Rによれば、音響ダクト1内において排気音に逆位相音を干渉させるので、音響ダクト1に類似する構成要素を備えない従来技術よりも、排気音(騒音)の低減効率を向上させることができる。
Therefore, according to the noise reduction device R, the exhaust noise (noise) reduction efficiency can be improved as compared with the conventional technique in which the sound in the opposite phase intersects the exhaust sound (noise). Further, according to the noise reduction device R, since the anti-phase sound is interfered with the exhaust sound in the
一方、この騒音低減装置Rでは、建設機械の排気ガスが案内ダクト4の先端面4bから前方に向けて放出され、この排気ガスが駆動ガスとなり、音響ダクト1内において流体のエジェクタ効果が発生する。すなわち、このエジェクタ効果によって、音響ダクト1の外気取込口1bから外気が音響ダクト1内の取り込まれる。そして、この外気は、スピーカ7の振動板近傍を通過して音響ダクト1のダクト口1aから外部に流出する。この騒音低減装置Rによれば、このような外気の流れによってスピーカ7を効果的に冷却することができる。
On the other hand, in this noise reduction device R, the exhaust gas of the construction machine is released forward from the
さらに、この騒音低減装置Rでは、4つの支持脚3の他端がエンジンカバーCにネジ止め固定されるので、建設機械に後付可能である。
Furthermore, in this noise reduction device R, the other ends of the four
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
(1)上記実施形態では建設機械の排気口C1aから放出される排気音(騒音)を低減対象とする騒音低減装置Rについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、排気音以外の各種騒音低減対象、つまり騒音発生源にも適用可能である。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, For example, the following modifications can be considered.
(1) In the above embodiment, the noise reduction device R for reducing the exhaust sound (noise) discharged from the exhaust port C1a of the construction machine has been described, but the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can also be applied to various noise reduction targets other than exhaust noise, that is, noise generation sources.
(2)本実施形態において、騒音低減装置Rは、建設機械のエンジンカバーC上に設置されることとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。騒音低減装置Rは、その構成の一部である音響ダクト1が騒音放出口を収容するように設置されていれば、エンジンカバーC上以外の場所に設置されていても良い。
(2) In the present embodiment, the noise reduction device R is installed on the engine cover C of the construction machine, but the present invention is not limited to the above embodiment. The noise reduction device R may be installed at a place other than on the engine cover C as long as the
(3)本実施形態において、音響ダクト1が設置面である建設機械のエンジンカバーCに対して横置きに設置されるとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。音響ダクト1が設置面に対して斜め上向きに設置されていても良い。上記構成を採用することにより、騒音である排気音は、音響ダクト1から斜め上方に放出される。したがって、建設機械と略同程度の高さを有する建物よりも上方に排気音を放出することができ、建設機械が使用されている場所の周囲の住民等が感じる排気音を低減させることができる。
(3) In this embodiment, although the
(4)上記実施形態では騒音低減装置Rに案内ダクト4を設けたが、本発明は上記実施形態に限定されない。必要に応じて案内ダクト4を削除しても良い。例えば先端が水平方向に屈曲した排気管に騒音低減装置を装着する場合、案内ダクト4を設けなくても排気音(騒音)の放出方向において騒音放出口とは反対側にスピーカ7を配置することが可能である。すなわち、排気管の形状に応じて案内ダクト4を削除することが可能である。
(4) Although the
(5)本実施形態において、外気取込口1bは、騒音低減装置Rを下方から見た場合に音響ダクト1の軸線Lが中心を通過する位置に設けられているとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。外気取込口1bは、騒音の放出方向において、スピーカ7の近傍であれば、音響ダクト1の側面に設けられても良い。さらに、外気取込口1bに、外気取込口1bから鉛直上向きに延びるパイプを設け、建設機械のエンジンルームから離間した場所から外気を取り込んでも良い。上記構成を採用することにより、外気取込口1bからエンジンルームによって熱せられていない外気を取り込むことができ、スピーカ7をより効果的に冷却することが可能になる。
(5) In the present embodiment, the
(6)本実施形態において、音響ダクト1及びケーシング2が円筒状部材であるとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。音響ダクト1が、騒音の放出方向において、音響ダクト1の後端側からダクト口1a(先端面)側になるつれて拡径又は縮径する円錐台形であっても良い。また、ケーシング2は、音響ダクト1とは逆に、騒音の放出方向において、ケーシング2の前端側から後端側になるにつれて縮径又は拡径する円錐台形であっても良い。さらに、音響ダクト1及びケーシング2は、騒音の放出方向に対して垂直方向の断面が正方形の角筒であってもよく、その場合は、スピーカ7の振動板を正方形としても良い。
(6) In the present embodiment, the
(7)本実施形態において、ケーシング2が、音響ダクト1の後端に音響ダクト1と同軸状に一体接続されているとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。ケーシング2が、音響ダクト1の後方に設けられていれば、音響ダクト1と同軸上に設置されていなくても良い。上記構成を有することにより、音響ダクト1とケーシング2を同軸上に一体接続させて設置することができないような設置面においても、騒音低減装置Rを設置することが可能となる。
(7) In the present embodiment, the
(8)本実施形態において、案内ダクト4の先端面4bは、ダクト口1aよりも所定寸法だけスピーカ7の取付面(後端面)側に後退している構成としたが、本発明は上記実施形態に限定されない。案内ダクト4の先端面4bは、騒音の放出方向において、ダクト口1a(先端面)と一致していても良い。
(8) In the present embodiment, the
(9)本実施形態において、騒音低減装置Rは、支持脚3を介して、エンジンカバーC上にネジ止めされる構成としたが、本発明は上記実施形態に限定されない。エンジンカバーCと支持脚3の間にターンテーブルを設け、騒音低減装置RがエンジンカバーC上に回動可能に設置されても良い。上記構成を有することによって、排気音を、音響ダクト1から所望の方向に放出させることができる。
(9) In the present embodiment, the noise reduction device R is configured to be screwed onto the engine cover C via the
C エンジンカバー
C1 排気管
C1a 排気口(騒音放出口)
L 軸線
R 騒音低減装置
1 音響ダクト
1a 先端面(ダクト口)
1b 外気取込口
2 ケーシング
3 支持脚
4 案内ダクト
4a 後端面
4b 先端面
5 マイク
6 音響信号発生器
7 スピーカ
C Engine cover C1 Exhaust pipe C1a Exhaust port (noise emission port)
L axis R
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記スピーカが取り付けられると共に前記騒音放出口を収容する音響ダクトを備え、
前記スピーカは、前記音響ダクト内に前記逆位相音を放出することを特徴とする騒音低減装置。 A microphone for detecting the volume of the noise emitted from the noise emission port; a speaker that emits a reverse phase sound having a phase opposite to the phase of the noise; and an acoustic signal indicating the reverse phase sound having a volume corresponding to the volume. An acoustic signal generator that outputs to a speaker, and a noise reduction device that reduces noise emitted from the noise emission port using the antiphase sound,
An acoustic duct that is mounted with the speaker and accommodates the noise outlet;
The noise reduction device, wherein the speaker emits the antiphase sound into the acoustic duct.
前記排気ガスを駆動ガスとするエジェクタ効果によって前記外気取込口から外気を前記音響ダクト内に取り入れることを特徴とする請求項2に記載の騒音低減装置。 The acoustic duct is provided with an outside air inlet near the speaker,
The noise reduction device according to claim 2, wherein outside air is taken into the acoustic duct from the outside air inlet by an ejector effect using the exhaust gas as a driving gas.
The noise reduction device according to any one of claims 1 to 4, wherein the noise reduction device can be retrofitted to a noise generation source having the noise discharge port.
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