JP2019190444A

JP2019190444A - 騒音低減装置

Info

Publication number: JP2019190444A
Application number: JP2018086952A
Authority: JP
Inventors: 宗平松山; Sohei Matsuyama; 加藤　大策; Daisaku Kato; 大策加藤; 雅裕永野; Masahiro Nagano
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2018-04-27
Filing date: 2018-04-27
Publication date: 2019-10-31

Abstract

【課題】省スペース化を図ることが可能な騒音低減装置を提供する。【解決手段】車両が備えるダストサイドダクト２０から生じる騒音を低減する騒音低減装置３０であって、ダストサイドダクト２０に貫通形成された貫通孔２１を塞ぐ圧電フィルム３１と、圧電フィルム３１の駆動を制御する制御部３２と、を備え、制御部３２は、ダストサイドダクト２０内の圧力変動に伴う圧電フィルム３１の振動とは逆位相で圧電フィルム３１を振動させることに特徴を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、騒音低減装置に関する。

従来、車両が備えるダクトから発生する騒音を低減する騒音低減装置として、レゾネータが知られている。レゾネータは、ダクトに設けられ、ダクトの吸気に伴って生じる騒音を低減することが可能となっている。

特開２０１６−０５０４９７号公報

上述したレゾネータは、内部に空洞が必要であることから、省スペース化が困難である。一般的に騒音低減装置は、ダクトにおいて音圧が高い箇所に設置することで効果的に騒音を低減することができる。騒音低減装置の省スペース化を図ることができれば、ダクトに隣接する他部材と騒音低減装置とが干渉し難くなるため、設置箇所の自由度が高くなり、より効果的な箇所に騒音低減装置を配置することが可能となる。

本明細書で開示される技術は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、省スペース化を図ることが可能な騒音低減装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本明細書で開示される技術は、乗物が備えるダクトから生じる騒音を低減する騒音低減装置であって、前記ダクトに貫通形成された貫通孔を塞ぐ圧電部材と、前記圧電部材の駆動を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記ダクト内の圧力変動に伴う前記圧電部材の振動とは逆位相で前記圧電部材を振動させることに特徴を有する。上記構成において、ダクト内の圧力変動に伴って圧電部材が振動すると、制御部は、その振動とは逆位相で圧電部材を振動させる。この結果、ダクト内の圧力変動に伴って生じる騒音と逆位相の音波を発生させることができ、その音波によって騒音を打ち消すことができる。また、圧電部材を用いて騒音を低減することができるため、レゾネータを用いて騒音を低減する構成と比べて省スペース化を図ることができる。

また、前記圧電部材は、前記ダクトの外面形状に倣う形状をなしているものとすることができる。上記構成によれば、圧電部材によってダクト内の流体の流れが妨げられる事態を抑制することができる。

本明細書で開示される技術によれば、省スペース化を図ることが可能な騒音低減装置を提供することができる。

一実施形態に係るダストサイドダクト及び騒音低減装置を示す図図１のダストサイドダクトを示す断面図（図１のＩＩ−ＩＩ線で切断した図に対応）制御部が備える回路の一例を示す回路図制御部が備える回路の変形例を示す回路図

本発明の一実施形態を図１から図３によって説明する。本実施形態では、図１に示すように、乗物が備えるダクトとして車両が備えるダストサイドダクト２０を例示し、騒音低減装置としてダストサイドダクト２０から生じる騒音を低減する騒音低減装置３０を例示する。ダストサイドダクト２０は、車両に搭載されたエンジンに空気を供給するための吸気系を構成するもので、エアクリーナ１１を介してクリーンサイドダクト１２と接続されている。クリーンサイドダクト１２は図示しないインテークマニホールドと接続されている。ダストサイドダクト２０を通じて取り入れられた吸入空気は、エアクリーナ１１によって浄化された後、クリーンサイドダクト１２を通じてインテークマニホールドに送られる。

騒音低減装置３０は、圧電フィルム３１（圧電部材）と、圧電フィルム３１の駆動を制御する制御部３２と、を備える。ダストサイドダクト２０は、図２に示すように例えば円管状をなしており、ダストサイドダクト２０を構成する壁部には貫通孔２１が貫通形成されている。圧電フィルム３１は、貫通孔２１を塞ぐ形で配されている。圧電フィルム３１は、図１に示すように、例えば円形状をなし、その外周端部において、貫通孔２１の孔縁部に対して貼り付けられている。また、圧電フィルム３１は、図２に示すように、ダストサイドダクト２０の外面形状に倣う湾曲状をなしている。なお、圧電フィルム３１の形状は上記したものに限定されず、適宜変更可能である。圧電フィルム３１は、ダストサイドダクト２０の圧力変動に伴って、その厚さ方向について振動することが可能となっている。

圧電フィルム３１は、圧電効果及び逆圧電効果を有する圧電性物質によって構成されたフィルムであり、材質としては、樹脂系圧電素子（ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビリニデン）等）や、圧電セラミック（チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等）を例示することができる。なお、圧電フィルム３１の材質は、上述したものに限定されず適宜変更可能である。

圧電フィルム３１は、その厚さ方向について振動した際に電圧を発生し、電圧が印加された際に厚さ方向について振動する構成となっている。なお、このような圧電フィルム３１は、圧電性物質と金属板とを貼り合わせることで構成されているが、これに限定されない。また、圧電フィルム３１の設置箇所は適宜設定可能であるが、例えば、ダストサイドダクト２０の共鳴周波数に係る音圧モードの腹（定在波の腹）となる箇所に配することでより効果的に騒音を低減することができる。

制御部３２は、圧電フィルム３１に対して電気的に接続されており、圧電フィルム３１をセンサ及びアクチュエータ（セルフセンシングアクチュエータ）として用いることが可能な構成となっている。制御部３２は、ダストサイドダクト２０内の圧力変動（音圧変動）に伴って圧電フィルム３１から出力された電気信号とは逆位相の駆動信号によって圧電フィルム３１を駆動させる。制御部３２は、例えば、図３に示す回路３３を備える。回路３３は、オペアンプを用いた反転増幅回路であり、オペアンプ３４と、抵抗３５と、抵抗３６と、入力端子３７と、出力端子３８とを備える。オペアンプ３４の反転入力端子には、抵抗３５を介して入力端子３７が接続され、オペアンプ３４の非反転入力端子は接地されている。また、抵抗３６を介して反転入力端子には、負帰還が掛けられている。回路３３によれば、入力端子３７に入力された信号（電圧）は、抵抗３５及び抵抗３６の抵抗値の比に基づいて増幅されつつ反転され、逆位相の信号として出力端子３８から出力される。本実施形態では、入力端子３７及び出力端子３８の各々が圧電フィルム３１と電気的に接続されている。圧電フィルム３１から出力された電気信号は、入力端子３７に入力され、回路３３によって逆位相の信号に変換された後、駆動信号として出力端子３８から圧電フィルム３１に供給される。制御部３２が備える回路は上述したものに限定されず、圧電フィルム３１から出力された電気信号とは逆位相の駆動信号によって圧電フィルム３１を駆動させることが可能なものであればよい。

次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、車両走行時にダストサイドダクト２０内への吸気に伴ってダストサイドダクト２０内の圧力が変動し、この圧力変動に伴って圧電フィルム３１が振動すると、制御部３２は、その振動とは逆位相で圧電フィルム３１を振動させる。この結果、ダストサイドダクト２０内の圧力変動に伴って生じる騒音と逆位相の音波を発生させることができ、その音波によって騒音を打ち消すことができる。また、圧電フィルム３１を用いて騒音を低減することができるため、レゾネータを用いて騒音を低減する構成と比べて省スペース化を図ることができる。圧電フィルム３１は、レゾネータと比べて省スペース化を図ることができ、ダストサイドダクト２０と隣接する部材と干渉し難いことから、その設置箇所を自由に設定することができる。この結果、騒音を低減するために効果的な箇所に圧電フィルム３１を設けることが可能となる。

また、上記回路３３の代わりに図４に示す負性容量回路５０を用いてもよい。負性容量回路５０は、図４に示すように、オペアンプ５１と、可変抵抗５２と、コンデンサ５３と、圧電フィルム３１と接続される端子５５と、を備える。オペアンプ５１の非反転入力端子には、端子５５が接続され、オペアンプ５１の反転入力端子は可変抵抗５２と接続されている。また、コンデンサ５３を介して非反転入力端子には正帰還が掛けられている。このような負性容量回路５０を用いることで、ダストサイドダクト２０内の圧力変動に伴って圧電フィルム３１が振動すると、制御部３２は、その振動とは逆位相で圧電フィルム３１を振動させることができる。なお、負性容量回路５０においてコンデンサ５３の代わりに圧電部材を用いてもよい。

また、圧電フィルム３１は、ダストサイドダクト２０の外面形状に倣う形状をなしている。このようにすれば、圧電フィルム３１によってダストサイドダクト２０内の空気の流れが妨げられる事態を抑制することができる。また、圧電フィルム３１を湾曲状にすることで、平板状である場合と比べて、音波の出力をより高くすることができ、騒音をより効果的に抑制することができる。

なお、ダクトの騒音を低減するための構成として、ポーラスダクトが知られている。ポーラスダクトは気密性が低いため、ダクト内への水や埃の侵入が発生し、ダクト内の空気を汚してしまうという問題点がある。この点、本実施形態では、圧電フィルム３１で貫通孔２１を塞ぐ構成であるためダクトの気密性を確保することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施形態では、ダクトとしてダストサイドダクト２０を例示したが、これに限定されない。例えば、ダクトとして、車両に搭載されたバッテリを冷却した際の排気を行うための排気ダクトや車両用のエアコンダクトなどを例示することができる。
（２）上記実施形態では、圧電部材として１枚の圧電フィルムを例示したが、これに限定されない。圧電部材が、ダクト内の圧力変動（音圧変動）に伴って振動することで電気信号を出力する第１圧電フィルムと、この電気信号とは逆位相の駆動信号によって駆動されることで振動する第２圧電フィルムと、を備えていてもよい。つまり、ダクト内の騒音を検知するセンサの機能を有する第１圧電フィルムと、この騒音を打ち消す音波を発生するアクチュエータの機能を有する第２圧電フィルムとをそれぞれ備えていてもよい。なお、２枚の圧電フィルムを備える場合には、第１圧電フィルムを回路３３の入力端子３７側に接続し、第２圧電フィルムを出力端子３８側に接続すればよい。
（３）制御部３２の構成は上記実施形態で例示したものに限定されず、例えば、車両に搭載されたＥＣＵを用いてもよい。

２０…ダストサイドダクト（乗物が備えるダクト）、２１…貫通孔、３０…騒音低減装置、３１…圧電フィルム（圧電部材）、３２…制御部

Claims

乗物が備えるダクトから生じる騒音を低減する騒音低減装置であって、
前記ダクトに貫通形成された貫通孔を塞ぐ圧電部材と、
前記圧電部材の駆動を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記ダクト内の圧力変動に伴う前記圧電部材の振動とは逆位相で前記圧電部材を振動させる騒音低減装置。
前記圧電部材は、前記ダクトの外面形状に倣う形状をなしている請求項１に記載の騒音低減装置。