JP2019039954A - Noise reduction device and construction machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、騒音を低減する騒音低減装置及び建設機械に関する。 The present invention relates to a noise reduction device and a construction machine that reduce noise.
土木工事や建設工事は、発電機、空気圧縮機、バックホウ、移動式クレーン、ポンプなどの建設機械を用いて行われる。近年、建設機械が発生する騒音が問題になっている。騒音対策としては、従来から、防音シートや吸音材などの騒音対策品を用いて騒音を低減させるパッシブな騒音対策と、アクティブ・ノイズ・コントロール(ANC:Active Noise Control)によって建設機械が発生する騒音を電気的に低減するアクティブな騒音対策が知られている。ANCを用いた騒音低減装置としては、例えば特許文献1及び特許文献2に記載されるものがある。
Civil works and construction works are carried out using construction machines such as generators, air compressors, backhoes, mobile cranes and pumps. In recent years, noise generated by construction machines has become a problem. Conventional noise countermeasures include noise generated by construction machinery using passive noise countermeasures that reduce noise by using noise countermeasure products such as soundproofing sheets and sound-absorbing materials, and active noise control (ANC). Active noise countermeasures that electrically reduce noise are known. As a noise reduction device using ANC, for example, there are devices described in
例えば、特許文献1に記載された騒音低減装置は、蛇腹状のフレキシブルダクトが、建設機械の排気口付近で一端を開口し、並んで配置されるスピーカの間の中間部に他端を開口するように配置されている。これにより、建設機械が発生する騒音が、フレキシブルダクトによって複数のスピーカの間の中間部まで導かれる。エラーマイクは、スピーカに対応して設けられ、音響信号を騒音低減装置に出力する。騒音低減装置は、特定の周波数帯域(例えば、100Hz以下)の信号を通過させるバンドパスフィルタを備え、騒音の逆相波で、かつ、所定の周波数帯域の音波を、スピーカから放音することにより、騒音を低減させる。尚、特許文献1には、複数の建設機械を防音シートで覆うことが記載されている。
For example, in the noise reduction device described in
例えば、特許文献2に記載された騒音低減装置は、騒音発生源側とスピーカとの間に騒音検出マイクが配置されている。評価マイクは、スピーカを挟んで騒音発生源と反対側に配置されている。騒音低減装置は、騒音検出マイクから入力した騒音の位相と、評価マイクから入力した制御音の位相が、逆位相になるように、スピーカに制御信号を出力する。このとき、騒音低減装置は、特定周波数における音を騒音と制御音から除いて、制御信号を生成する。
For example, in the noise reduction device described in
しかしながら、上記従来の技術には、以下の問題があった。すなわち、防音シートや吸音材などの騒音対策品により音を遮るには、防音シートや吸音材は、騒音の波長の4分の1程度の厚みが必要になる。一方、騒音対策品は、設置スペースや施工性や取扱性などの上で、厚みが制限される。よって、パッシブな騒音対策を行う場合、騒音対策品により、波長が長い低周波帯域の騒音を低減しようとすると、防音シートや吸音材の厚みが大きくなりすぎて、実現性に乏しかった。そのため、従来の騒音対策品は、例えば図12のP1に示すように、高い周波数帯域では、騒音レベルを低減することができるが、図12のP2に示すように、低周波数帯域では、騒音の大部分が吸音材を透過してしまい、騒音低減効果が殆ど得られなかった。 However, the above conventional technique has the following problems. That is, in order to block sound with a noise countermeasure product such as a soundproof sheet or a sound absorbing material, the soundproof sheet or the sound absorbing material needs to have a thickness of about one quarter of the wavelength of the noise. On the other hand, the thickness of the noise countermeasure product is limited in terms of installation space, workability, and handleability. Therefore, when passive noise countermeasures are performed, if noise countermeasure products are used to reduce noise in a low-frequency band having a long wavelength, the thickness of the soundproof sheet and the sound absorbing material becomes too large, and the feasibility is poor. Therefore, the conventional noise countermeasure product can reduce the noise level in the high frequency band as shown in P1 of FIG. 12, for example, but the noise level is low in the low frequency band as shown in P2 of FIG. Most of the sound was transmitted through the sound absorbing material, and the noise reduction effect was hardly obtained.
一方、アクティブな騒音対策では、消音空間に対して騒音の波長が十分に長い場合に、ANCのみで騒音を消音もしくは低減することが可能である。そのため、特許文献1及び特許文献2に記載されるように、ANCのみを用いる騒音低減装置は、低周波帯域の騒音については、スピーカから発生する制御音により消音もしくは低減させることができるが、高周波帯域の騒音については、消音空間(ダクトの開口面積)が不足し、スピーカから発生する制御音により消音もしくは低減させることができなかった。
On the other hand, with active noise countermeasures, it is possible to mute or reduce noise only with ANC when the noise wavelength is sufficiently long with respect to the muffling space. Therefore, as described in
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で低周波帯域から高周波帯域までの騒音を低減できる騒音低減装置及び建設機械を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to provide a noise reduction device and a construction machine that can reduce noise from a low frequency band to a high frequency band with a simple configuration.
上記課題を解決するためになされた本発明の騒音低減装置は、建設機械の騒音源から発生する騒音を低減する騒音低減装置において、所定の長さを有する筒形をなし、前記騒音源に連通する第1連通口と、大気に連通する第2連通口を備えるダクトと、前記ダクトの内壁に設けられた騒音吸収材と、前記第1連通口と前記第2連通口との間に配置され、制御音を出力するスピーカと、前記スピーカと前記第2連通口との間に配置され、前記騒音と前記制御音とが干渉した後の残留騒音を音響信号に変換するマイクと、前記マイクと前記スピーカに接続され、前記マイクから前記音響信号を受信して、前記音響信号を逆位相にすることにより、前記制御音を制御する制御信号を生成し、前記スピーカに送信する制御装置と、を有すること、を特徴とする。 The noise reduction device of the present invention made to solve the above problems is a noise reduction device that reduces noise generated from a noise source of a construction machine, has a cylindrical shape having a predetermined length, and communicates with the noise source. A first communication port, a duct having a second communication port communicating with the atmosphere, a noise absorber provided on an inner wall of the duct, and the first communication port and the second communication port. A speaker that outputs a control sound, a microphone that is disposed between the speaker and the second communication port, and that converts a residual noise after the noise and the control sound interfere with each other into an acoustic signal; and the microphone A control device that is connected to the speaker, receives the acoustic signal from the microphone, and generates a control signal for controlling the control sound by transmitting the acoustic signal to an opposite phase, and transmits the control signal to the speaker; Having To.
上記構成では、ダクトが騒音源を覆っており、騒音源で発生する騒音がダクトの第1連通口から第2連通口に向かって空気中を伝播する。高周波帯域の騒音は、ダクトの内壁に設けられた騒音吸収材にぶつかってエネルギーを吸収され、消音または低減される。一方、低周波帯域の騒音は、スピーカが第1連通口と第2連通口の間に出力する制御音と干渉し、消音又は低減される。よって、上記構成の騒音低減装置によれば、ANCに用いられるダクトの内壁に騒音吸収材を設けるだけの簡単な構成で、低周波帯域から高周波帯域までの騒音を低減できる。 In the above configuration, the duct covers the noise source, and the noise generated by the noise source propagates in the air from the first communication port of the duct toward the second communication port. The noise in the high frequency band collides with a noise absorbing material provided on the inner wall of the duct to absorb energy, and is silenced or reduced. On the other hand, the noise in the low frequency band interferes with the control sound output by the speaker between the first communication port and the second communication port, and is silenced or reduced. Therefore, according to the noise reduction device having the above-described configuration, noise from the low frequency band to the high frequency band can be reduced with a simple configuration in which the noise absorbing material is simply provided on the inner wall of the duct used in the ANC.
また、上記構成の騒音低減装置において、前記マイクは、前記ダクトの軸線方向に対して直交する方向の断面にて、音波が一様な平面波になる位置に、配置されていることが、好ましい。これによれば、マイクが、ダクトから大気に放出される残留騒音の代表点を音響信号に変換するので、同一平面上での消音を保証することができる。 In the noise reduction device having the above-described configuration, it is preferable that the microphone is disposed at a position where the sound wave becomes a uniform plane wave in a cross section perpendicular to the axial direction of the duct. According to this, since the microphone converts the representative point of the residual noise emitted from the duct to the atmosphere into an acoustic signal, it is possible to guarantee the silencing on the same plane.
また、上記構成の騒音低減装置において、前記ダクトは、分割されていることが、好ましい。騒音の周波数は、ダクトの開口面積により決まることが知られている。よって、上記構成では、ダクトを分割することにより、騒音の周波数が騒音低減に適した所望の帯域になるように、ダクトの開口面積を簡単に調整することができる。 Moreover, in the noise reduction device having the above configuration, it is preferable that the duct is divided. It is known that the noise frequency is determined by the opening area of the duct. Therefore, in the above configuration, by dividing the duct, the opening area of the duct can be easily adjusted so that the frequency of the noise becomes a desired band suitable for noise reduction.
さらに、上記課題を解決するためになされた本発明の建設機械は、上記何れかの構成を有する騒音低減装置を備えることを特徴とする。かかる建設機械は、騒音低減装置により高周波帯域から低周波帯域の騒音が低減されるので、例えば、夜間でも使用することが可能になる。 Furthermore, the construction machine of the present invention made to solve the above-described problems is characterized by including a noise reduction device having any one of the above-described configurations. Such a construction machine can be used even at night, for example, because noise from a high frequency band to a low frequency band is reduced by the noise reduction device.
従って、本発明によれば、簡単な構成で低周波帯域から高周波帯域まで騒音を低減できる騒音低減装置及び建設機械を提供することができる。 Therefore, according to the present invention, it is possible to provide a noise reduction device and a construction machine that can reduce noise from a low frequency band to a high frequency band with a simple configuration.
以下に、本発明に係る騒音低減装置及び建設機械の実施形態について図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of a noise reduction device and a construction machine according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、騒音低減装置3の概略構成図である。図1のダクト4内の太い点線は、騒音Xが伝播する様子を模式的に示し、細い点線は残留騒音Zが伝播する様子を模式的に示す。騒音Xは、接続口41からスピーカ5に至る伝播経路の音響伝播特性αにより減衰し、残留騒音Zは、スピーカ5からマイク6に至る伝播経路の音響伝播特性βにより減衰する。その減衰の様子を、それぞれ太い点線と細い点線の長さにより表現している。本形態は、建設機械1に騒音低減装置3が適用される。建設機械1としては、例えば、発電機、空気圧縮機、バックホウ、移動式クレーン、ポンプ等がある。建設機械1は、本体2に内蔵されるエンジンが発生する排気ガスをマフラーから排気しており、このマフラーから騒音Xが発生する。エンジンのマフラーは、騒音源の一例になる。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of the
騒音低減装置3は、ダクト4と、騒音吸収材9と、スピーカ5と、マイク6と、制御装置7を備える。騒音低減装置3は、建設機械1の本体2に後付けできるように構成されている。
The
ダクト4は、建設機械1の本体2の図中上側に位置する面に取り付けられ、建設機械1のエンジンから排出される排気ガスの排気流路を形成する。ダクト4は、例えば、ボルト等の取付部材を介して本体2に取り付けられても良いし、マグネット等を介して本体2に取り付けられても良い。ダクト4は、4枚の金属製の側板4Aにより四角の筒形状に設けられ、一端が金属製の閉鎖板4Bにより閉鎖されている。つまり、ダクト4は、所定の長さを有する箱形状に形成されている。ダクト4は、閉鎖板4Bと反対側に位置する他端が開放され、開口部42が設けられている。開口部42は、第2連通口の一例である。
The
4枚の側板4Aのうち、図1において下側に位置する側板4Aには、閉鎖板4Bの近傍に、接続口41が設けられている。接続口41は、第1連通口の一例である。接続口41は、建設機械1のマフラーの排気口に接続される。ダクト4は、接続口41が図1において上向きに開口し、開口部42が図1において左向きに開口しており、開口部42は、騒音Xがダクト4内に放音される向きと、異なる方向(本実施形態では、90°異なる向き)に設けられている。ダクト4の内壁には、グラスウールなどの騒音吸収材9が取り付けられている。これにより、ダクト4内に図中上向きに放音された騒音Xは、接続口41から開口部42へ向かって内部空間43を伝播する際に、騒音吸収材9にぶつかってエネルギーを吸収され、騒音レベルが低減される。
Of the four
ダクト4は、騒音吸収材9の内側に形成される内部空間43が、低周波帯域の騒音Xの波長に対して十分な消音空間を形成するように、開口面積が設定されている。
The opening area of the
スピーカ5は、図1においてダクト4の上側に位置する側板4Aに、固定されている。スピーカ5は、接続口41と開口部42との間の位置に開口するスピーカ取付口44に配置され、ダクト4の内部空間43に制御音Yを出力する。スピーカ5は、図中下向きに制御音Yを放音する。スピーカ5には、接続口41からスピーカ5に至る伝播経路の音響伝播特性αにより減衰された騒音X1が到達する。制御音Yは、この騒音X1を消音若しくは低減させるように、スピーカ5から出力される。
The
マイク6は、スピーカ5と開口部42との間に配設されている。マイク6は、騒音X1と制御音Yとが干渉した後の残留騒音Z1を検出する。マイク6に到達した残留騒音Z1は、騒音X1と制御音Yが干渉した直後の残留騒音Zと比べると、スピーカ5からマイク6に至る伝播経路の音響伝播特性βの分だけ減衰している。すなわち、残留騒音Z1に含まれる騒音X2と制御音Y1は、残留騒音Zに含まれる騒音X1と制御音Yより、音響伝播特性βだけ減衰している。マイク6は、検出した残留騒音Z1を音響信号に変換し、制御装置7に送信する。
The
マイク6は、音波が一様な平面波になる位置に配置されている。すなわち、図2に示すように、ダクト4は、接続口41付近の断面では、騒音レベルがダクト上面とダクト下面との間で一様にならず、不安定である。これは、騒音Xの音波が騒音吸収材9にぶつかって乱れるからである。また、図3に示すように、ダクト4は、接続口41とスピーカ5との間の断面では、騒音レベルが、接続口41付近の断面より安定するものの、まだダクト上面とダクト下面との間で一様にならない。これは、騒音Xの音波が、開口部42に向かって伝わる間に、波形を徐々に安定させる途中であるためである。また、騒音X1と制御音Yが干渉するためである。そして、図4に示すように、ダクト4は、スピーカ5と開口部42との間の断面において、騒音レベルがダクト上面とダクト下面との間で一様になる平面音場を形成する。この平面音場を形成する位置にマイク6を配置する。これにより、マイク6は、ダクト4から大気に実際に放出される残留騒音Z1の一様な平面波の代表点を検出し、音響信号に変換できる。
The
制御装置7は、スピーカ5とマイク6に接続されている。制御装置7は、1本のマイク6から受信した音響信号に応じて制御音Yを制御する制御信号を生成し、スピーカ5に送信する。つまり、制御装置7は、残留騒音Z1に基づいて、制御音Yをフィードバック制御する。
The
図5は、制御装置7のブロック図である。制御装置7は、バンドパスフィルタ71と、減算器74と、逆相フィルタ72と、第1伝播経路フィルタ73と、第2伝播経路フィルタ75と、フィルタ更新演算器76を備える。
FIG. 5 is a block diagram of the
バンドパスフィルタ71は、マイク6に接続され、スピーカ5が出力可能な制御音Yに対応する周波数帯域の信号を、マイク6から受信した音響信号から抽出するように構成されている。つまり、例えば、スピーカ5が10Hz以上750Hz以下の帯域で制御音Yを出力できる場合には、図6に示す音響信号は、バンドパスフィルタ71を通過することにより、図7に示すように、10Hz以上750Hz以下の帯域に属する信号が抽出される。バンドパスフィルタ71を備えることにより、制御装置7は、スピーカ5の出力性能に合う制御信号を生成できる。
The
逆相フィルタ72は、減算器74を介してバンドパスフィルタ71に接続されている。逆相フィルタ72は、スピーカ5に接続され、バンドパスフィルタ71側から受信した信号をフィルタ係数を用いて処理することにより制御信号を生成し、スピーカ5に送信する。
The
逆相フィルタ72は、第1伝播経路フィルタ73にも接続されている。第1伝播経路フィルタ73は、逆相フィルタ72からスピーカ5に送信される制御信号から、スピーカ5が出力する制御音Yがマイク6に伝播(到達)するまでに生じる変化分、すなわち、スピーカ5からマイク6に至る伝播経路の音響伝播特性βを、減衰させることにより、マイク6に到達した制御音Y1と等価な第1音信号を生成する。
The
減算器74は、第1伝播経路フィルタ73とバンドパスフィルタ71に接続されている。減算器74は、バンドパスフィルタ71から受信した信号から、第1伝播経路フィルタ73から受信した第1信号を減算することにより、マイク6に到達した騒音X2と等価な第2音信号を生成する。
The
ここで、マイク6が検出する残留騒音Z1には、スピーカ5からマイク6に到達した制御音Y1と、スピーカ5からマイク6に到達した騒音X2が含まれる。騒音X2も、制御音Y1と同様、スピーカ5からマイク6に至る伝播経路において音響伝播特性βだけ減衰している。よって、騒音X2に基づいて制御信号を生成すると、音響伝播特性βだけ騒音の低減が遅くなるため、制御音Yをスピーカ5から発する段階では、音響伝播特性βを補っておく必要がある。
Here, the residual noise Z1 detected by the
そこで、減算器74には、第2伝播経路フィルタ75が接続されている。第2伝播経路フィルタ75は、減算器74から受信した第2音信号から、騒音がスピーカ5からマイク6に到達するまでの間に生じる変化分、すなわち、スピーカ5からマイク6に至る伝播経路の音響伝播特性βを増幅することにより、スピーカ5に到達した騒音X1と等価な第3音信号を生成する。
Therefore, a second propagation path filter 75 is connected to the
フィルタ更新演算器76は、第2伝播経路フィルタ75に接続されている。フィルタ更新演算器76は、第2伝播経路フィルタ75から第3音信号を受信し、第3音信号のみに基づいてフィルタ係数を演算する。
The
逆相フィルタ72は、フィルタ更新演算器76に接続されている。逆相フィルタ72は、フィルタ更新演算器76にて演算されたフィルタ係数を用いて制御信号を生成し、その制御信号をスピーカ5に送信する。そのため、スピーカ5は、図8に示すように、騒音源からスピーカ5に伝播してきた騒音X1とほぼ同レベルの制御音Yを出力できる。この場合、図9に示すように、騒音X1と制御音Yが干渉し、残留騒音Zが発生する。騒音X1と制御音Yが完全に一致すれば、騒音X1が制御音Yによって完全に消される。つまり、残留騒音Zがゼロになる。騒音X1と制御音Yが完全に一致しなくても、制御音Yが騒音X1とほぼ同レベルなので、残留騒音Zを極力小さくできる。
The
続いて、本実施形態の騒音低減装置3の動作について説明する。
Then, operation | movement of the
建設機械1は、本体2内のエンジンを駆動し、稼動する。エンジンから発生する排気ガスは、エンジンのマフラーから騒音低減装置3のダクト4を介して大気に放出される。
The
エンジンのマフラーから発生する騒音Xは、ダクト4の接続口41を中心としてダクト4の内部空間43に放射線状に放音され、ダクト4に沿って空気中を伝播する。ダクト4は、騒音Xが内部空間43に放音される向きと異なる向きに開口部42が設けられている。そのため、接続口41から内部空間43に放音された騒音Xの音波は、騒音吸収材9にぶつかりながら内部空間43の空気中を伝播する。騒音Xが、高周波帯域の騒音である場合には、騒音吸収材9にエネルギーを吸収され、消音または低減される。
Noise X generated from the muffler of the engine is emitted in a radial pattern into the
騒音Xが、波長が長い低周波帯域の騒音である場合、騒音吸収材9の厚みが低周波帯域の騒音の波長に対して小さいことがある。この場合、この低周波帯域の騒音Xは、騒音吸収材9により、騒音レベルが低減されにくい。しかし、騒音低減装置3は、ダクト4にスピーカ5が設けられ、制御音Yが内部空間43に向けて出力される。スピーカ5に到達した騒音X1は、スピーカ5から出力される制御音Yと相殺され、騒音レベルが低減される。
When the noise X is low frequency band noise having a long wavelength, the thickness of the
騒音X1と制御音Yと干渉した後の残留騒音Zは、音響伝播特性βにより減衰されながら、マイク6に到達する。マイク6は、音波が一様な平面波になる位置に配置されている。そのため、マイク6は、ダクト4から大気に放出される残留騒音Z1の代表点を音響信号に変換し、制御装置7に送信する。
The residual noise Z after interfering with the noise X1 and the control sound Y reaches the
制御装置7は、マイク6から受信した音響信号をバンドパスフィルタ71に通過させる。バンドパスフィルタ71は、音響信号から所定の周波数帯域の信号を抽出し、減算器74に送信する。
The
減算器74は、逆相フィルタ72がスピーカ5に送信した制御信号を、第1伝播経路フィルタ73を介して受信する。減算器74は、マイク6に到達した騒音X2と等価な第2音信号を生成し、逆相フィルタ72と第2伝播経路フィルタ75に送信する。
The
第2伝播経路フィルタ75は、マイク6に到達した騒音X2と等価な第2音信号を、音響伝播特性βだけ増幅させ、スピーカ5に到達した騒音X1と等価な第3音信号を生成し、フィルタ更新演算器76に送信する。フィルタ更新演算器76は、第3音信号のみに基づいて、フィルタ係数を演算する。
The second propagation path filter 75 amplifies the second sound signal equivalent to the noise X2 reaching the
逆相フィルタ72は、フィルタ更新演算器76が演算したフィルタ係数を用いて制御信号を生成し、スピーカ5に送信する。フィルタ係数は、フィルタ更新演算器76にて、スピーカ5に到達した騒音X1と等価な第3音信号に基づいて演算されている。よって、逆相フィルタ72が出力する制御信号は、音響伝播特性βが補われており、音響伝播特性βによる制御遅れを回避できる。よって、スピーカ5は、スピーカ5に到達した騒音X1を十分に小さくできる制御音Yをダクト4内に出力する。そのため、騒音吸収材9では吸収しきれない騒音(例えば、低周波帯域の騒音や、低周波帯域で騒音レベルが突発的に高くなる騒音など)でも、制御装置7は、制御音Yを用いてダクト4内で消音又は低減することができる。また、フィルタ更新演算器76は、例えば、第2伝播経路フィルタ75から信号を与えられると共に、マイク6から信号を与えられる場合と比べ、処理する信号の数が少ないので、演算時間が短くなる。そのため、マイク6が残留騒音Z1を収集してから、その残留騒音Z1に対応する制御音Yをスピーカ5から出力するまでのタイムラグが短くなり、応答性が良い。
The
続いて、騒音低減装置3の効果を検証する試験とその結果について説明する。試験では、発電機のマフラーに接続口41を接続するように騒音低減装置3を発電機に取り付けた。そして、マイク6が検出する残留騒音Zの騒音レベルを周波数帯別に測定した。この試験結果を図10に示す。
Subsequently, a test for verifying the effect of the
図10のQ1に示すように、騒音低減装置3を備える発電機は、700Hz〜900Hzの高周波帯域において、騒音低減装置3を備えない無対策の発電機に対して、騒音レベルを全体的に低減することができた。例えば、騒音低減装置3を用いた発電機は、図中M1に示すように、周波数が約780Hzのときに発生する騒音の騒音レベルを、無対策の発電機よりも26.2dBA低減させることができた。
As shown in Q1 of FIG. 10, the generator including the
また、図10のQ2に示すように、騒音低減装置3を備える発電機は、100Hz以上300Hz以下の低周波帯域でも、騒音低減装置3を備えない無対策の発電機に対して、騒音レベルを低減させることができた。
Further, as shown in Q2 of FIG. 10, the generator provided with the
更に、図10のQ2に示すように、騒音低減装置3を備える発電機は、100Hz以上300Hz以下の低周波帯域で突発的に発生する騒音の騒音レベルを、低減することができた。例えば、騒音低減装置3を用いた発電機は、図中M2に示すように、周波数が約180Hzのときに騒音レベルが突発的に高くなる騒音を、無対策の発電機よりも12.5dBA低減させることができた。
Furthermore, as shown in Q2 of FIG. 10, the generator provided with the
さらに、騒音低減装置3を用いた発電機は、無対策の発電機に対して、開口部42の出口におけるオーバーオール値を、10.9dBA低減させることができた。よって、発電機は、騒音低減装置3を備えることにより、低周波帯域から高周波帯域までの騒音が低減される。
Furthermore, the generator using the
以上説明したように、本形態の騒音低減装置3によれば、フィルタ更新演算器76がマイク6から音響信号を受信せず、第2伝播経路フィルタ75が生成した第3音信号のみを用いてフィルタ係数を演算するので、フィルタ更新演算器76における演算時間が短い。すなわち、マイク6で残留騒音Z1を検出してから、その残留騒音Z1に対応する制御音Yをスピーカ5から出力するまでの応答時間が短くなる。そのため、騒音低減装置3は、例えば建設機械1のマフラーから発生する騒音Xの周波数が突発的に変動した場合でも、当該騒音変動に適した制御音Yをスピーカ5から応答性良く出力することができる。しかも、上記騒音低減装置3は、ダクト4にマイク6を1本だけ設置するので、マイク6とスピーカ5との距離をマイク1本分だけ確保すれば良く、ダクト4を短くして、騒音低減装置3をコンパクトにできる。更に、使用するマイクの数が少ないので、安価である。
As described above, according to the
また、本形態の騒音低減装置3によれば、ANCに用いられるダクト4の内壁に騒音吸収材9を設けるだけの簡単な構成で、低周波帯域から高周波帯域までの騒音を低減することができる。
Moreover, according to the
また、本形態の騒音低減装置3は、ダクト4の軸線方向に対して直交する方向の断面にて、音波が一様な平面波になる位置に、マイク6が配置されている。このような騒音低減装置3は、マイク6が、ダクト4から大気に放出される残留騒音の代表点を音響信号に変換するので、同一平面上での消音を保証することができる。
Further, in the
このように、騒音低減装置3は、建設機械1から発生する低周波帯域から高周波帯域の騒音Xを低減するので、建設機械1は、夜間でも使用できる。建設機械1を夜間に使用することにより、土木工事や建設工事等の工期を短縮できるようになる。
Thus, since the
また、騒音低減装置3は、例えば、建設機械1が、昼間より気温が低い夜間、あるいは、風が強い夜間に稼動する場合でも、制御装置7が行うANCにより、気温や風速等の変化に追従して制御音Yを自動的に変動させ、建設機械1が発生する騒音Xを低減もしくは消音できる。そのため、建設現場では、気温や風速等が騒音に与える環境を考慮して建設機械1を使用する段取りを決める負担が、小さくなる。
In addition, the
また、騒音低減装置3は、制御装置7が、第2伝播経路フィルタ75とフィルタ更新演算器76を備えることにより、マイク6が検出した音響信号を解析し、逆相フィルタ72のフィルタ係数を補正する。そのため、フィルタ更新演算器76は、第2伝播経路フィルタ75で抽出した音響信号のみで演算を行うので、フィルタ係数を補正し、騒音の消音又は低減に適した制御音Yを応答性良くスピーカ5に出力させることができる。
In addition, the
更に、騒音低減装置3は、ダクト4を建設機械1の本体2に後付けできるので、建設機械1の使用者は、建設機械1を買い直したり、改造したりするなどの費用をかけなくても、騒音低減装置3を本体2に取り付けるだけで、既存の建設機械1に騒音対策を安価に施すことができる。
Furthermore, since the
尚、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、色々な応用が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various application is possible.
例えば、図11に示すダクト11のように、ダクト本体12を仕切板13により仕切ることにより、ダクト本体12を分割しても良い。騒音の周波数は、ダクトの開口面積によって決まることが知られている。よって、ダクト本体12を仕切板13により分割することにより、騒音の低減に適した所定の周波数帯域になるように、ダクト11の開口面積を調整することができる。これによれば、制御装置7のANC機能により、騒音を低減する効果を高めることができる。尚、ダクト11は、2分割に限らず、3分割以上であっても良い。
For example, the
ダクトは、仕切板による分割の他、独立したダクトを複数組み合わせて構成しても良い。この場合、現場でダクト4の開口面積を調整する作業が容易になる。
The duct may be configured by combining a plurality of independent ducts in addition to the division by the partition plate. In this case, the work of adjusting the opening area of the
例えば、ダクト4は、四角形状に限らず、丸筒形状や、多角形形状等であっても良い。また、ダクト4は、金属の他、樹脂等で形成しても良い。
For example, the
例えば、ダクト4は、固定部材やマグネット等で取り付ける他、本体2に溶接されていても良い。
For example, the
例えば、上記形態では、建設機械1の本体2の上面にダクト4を配置したが、本体2の側面にダクト4を配置しても良い。また、スピーカ5やマイク6は、ダクト4の上面に限らず、側面に配置しても良い。
For example, in the above embodiment, the
例えば、騒音低減装置3は、ダクト4の接続口41を、マフラー以外の騒音の出口(例えば、建設機械1に設けられた排気口)に接続するように、建設機械1に設置しても良い。
For example, the
例えば、制御装置7は、バンドパスフィルタ71を省略し、減算器74をマイク6に接続しても良い。
For example, the
例えば、フィルタ更新演算器76が、第2伝播経路フィルタ75が出力する第3音信号とバンドパスフィルタ71が出力する信号(バンドパスフィルタ71を備えない場合には、マイク6が出力する音響信号)を受信するようにしても良い。
For example, the filter
1 建設機械
3 騒音低減装置
4 ダクト
5 スピーカ
6 マイク
7 制御装置
9 騒音吸収材
41 接続口
42 開口部
71 バンドパスフィルタ
72 逆相フィルタ
73 第1伝播経路フィルタ
74 減算器
75 第2伝播経路フィルタ
76 フィルタ更新演算器
β 音響伝播特性
DESCRIPTION OF
Claims (4)
所定の長さを有する筒形をなし、前記騒音源に連通する第1連通口と、大気に連通する第2連通口を備えるダクトと、
前記ダクトの内壁に設けられた騒音吸収材と、
前記第1連通口と前記第2連通口との間に配置され、制御音を出力するスピーカと、
前記スピーカと前記第2連通口との間に配置され、前記騒音と前記制御音とが干渉した後の残留騒音を音響信号に変換するマイクと、
前記マイクと前記スピーカに接続され、前記マイクから前記音響信号を受信して、前記音響信号を逆位相にすることにより、前記制御音を制御する制御信号を生成し、前記スピーカに送信する制御装置と、を有すること、
を特徴とする騒音低減装置。 In a noise reduction device that reduces noise generated from noise sources of construction machinery,
A duct having a predetermined length and having a first communication port communicating with the noise source and a second communication port communicating with the atmosphere;
A noise absorber provided on the inner wall of the duct;
A speaker disposed between the first communication port and the second communication port and outputting a control sound;
A microphone that is disposed between the speaker and the second communication port and converts residual noise after the noise and the control sound interfere with each other into an acoustic signal;
A control device that is connected to the microphone and the speaker, receives the acoustic signal from the microphone, generates a control signal for controlling the control sound by making the acoustic signal in reverse phase, and transmits the control signal to the speaker And having
Noise reduction device characterized by
前記マイクは、前記ダクトの軸線方向に対して直交する方向の断面にて、音波が一様な平面波になる位置に、配置されていること
を特徴とする騒音低減装置。 The noise reduction device according to claim 1,
The noise reduction device according to claim 1, wherein the microphone is disposed at a position where the sound wave becomes a uniform plane wave in a cross section in a direction orthogonal to the axial direction of the duct.
前記ダクトは分割されていること
を特徴とする騒音低減装置。 In the noise reduction device according to claim 1 or 2,
The noise reduction device, wherein the duct is divided.
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- 2017-08-22 JP JP2017159545A patent/JP2019039954A/en active Pending
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