JP3301465B2

JP3301465B2 - スピーカ装置及びこれを使用した消音装置

Info

Publication number: JP3301465B2
Application number: JP16898894A
Authority: JP
Inventors: 毅藤田; 和男福山; 武男進藤
Original assignee: Toa Corp
Current assignee: Toa Corp
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 2002-07-15
Anticipated expiration: 2017-07-15
Also published as: JPH0819083A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば高温ガスまたは
腐食性ガス雰囲気中で使用されるスピーカ装置及び該ス
ピーカ装置を使用した消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図９は排気ダクトの消音装置の一例であ
る。この排気ダクト１０の内部には高温または腐食性を
有する排気ガスが流れている。排気ガスは、例えば５０
０Ｈｚ以上の高音域用マフラー６、および、例えば８０
Ｈｚ乃至５００Ｈｚの低音域用マフラー８を経て、排気
ダクト１０から排出されるので、排気音は大幅に低減さ
れる。

【０００３】高音域用マフラー６は、比較的容積が小さ
いが、低音域用マフラー８の容積は非常に大きい。例え
ば高音域用マフラー６は直径０．６ｍ、長さ２ｍ程度の
場合に、低音域用マフラー８は直径５ｍ、長さ３０ｍに
もなり、限られたスペースのビルの一室に設置する場合
に問題となる。

【０００４】上記の問題を解決するために、図１０に示
すように低音域用マフラーを電子回路で構成したものが
ある。即ち、排気ダクト１０に主として８０Ｈｚ乃至５
００Ｈｚの低音域の排気音を収音する検出マイクロホン
１２を設け、この検出マイクロホン１２の出力信号を逆
位相信号生成用フィルタ１４でフィルタリングを施し、
増幅部１６で適当なレベルに増幅し、増幅部１６の出力
信号によって、排気ダクト１０に設けたスピーカ１８を
駆動して、排気ダクト１０に、ここに発生している８０
Ｈｚ乃至５００Ｈｚの低音域の排気音と逆位相で同一レ
ベルの音を供給し、排気ダクト１０内の低音域の排気音
を消音する。なお、図１０において示されるモニターマ
イクロホン１３は、消音状態を監視するためのものであ
る。このモニターマイクロホン１３の出力信号に基づい
て、逆位相信号生成用フィルタ１４の特性を変化させる
ことにより、音響系の経時変化に対応できるようにして
いる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、スピーカ１８
を排気ダクト１０に直接に取り付けると、スピーカ１８
の振動板が高温または腐食性の排気ガスに直接に晒され
る。このため、スピーカ１８の振動板の劣化が激しく、
寿命が短くなってしまうという問題点があった。

【０００６】

【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、本出願の第１の発明は、高温または腐食性ガス
の通路と連通する状態に設けられた複数の空間と、この
空間に拡声する状態に設けられた複数のスピーカと、上
記各空間において上記各スピーカを上記通路に対して気
密に遮断する状態に設けられた耐熱、耐腐食性の複数の
ドロンコーンとを具備し、上記複数の空間のうちの少な
くとも一の空間とこの空間に設けられた上記ドロンコー
ンとから成る音響共振系の共振周波数が、少なくとも他
の一の空間と該他の空間に設けられた上記ドロンコーン
とから成る音響共振系の共振周波数と異なることを特徴
とするものである。

【０００７】本出願の第２の発明に係るスピーカ装置
は、高温または腐食性ガスの通路と連通する状態に、か
つ、隣接する状態に設けられた複数の空間と、これら空
間の境界にこれら空間の双方に拡声する状態に設けられ
た複数のスピーカと、上記各空間において上記各スピー
カを上記通路に対して気密に遮断する状態に設けられた
耐熱、耐腐食性の複数のドロンコーンとを具備し、上記
複数の空間のうち少なくとも一の空間とこれに設けられ
た上記ドロンコーンとから成る音響共振系の共振周波数
が、少なくとも他の一の空間とこれに設けられた上記ド
ロンコーンとから成る音響共振系の共振周波数と異なる
ことを特徴とするものである。

【０００８】本出願の第３の発明に係るスピーカ装置
は、上記第１または第２の発明に係るスピーカ装置にお
いて、上記各空間が、狭口部および広口部とを有するノ
ズル状ダクトを介して上記ガスの通路と連通する状態に
設けられ、上記ノズル状ダクトの狭口部が上記通路側
に、広口部が上記空間側に取り付けられ、上記各ドロン
コーンから放射される音を上記通路のほぼ一点に集中さ
せて放射することを特徴とするものである。

【０００９】本出願の第４の発明に係るスピーカ装置
は、上記第１または第２の発明に係るスピーカ装置にお
いて、上記複数の空間が上記ガスの通路の周縁部に沿っ
て設けられていることを特徴とするものである。

【００１０】

【００１１】本出願の第５の発明に係る消音装置は、上
記第１乃至第４いずれかの発明に係るスピーカ装置に、
上記ガスの通路に発生する騒音と逆位相の信号を生成す
る手段からの信号を供給することを特徴とするものであ
る。

【００１２】

【作用】本発明によれば、ガスの通路とスピーカとの間
の空間には、スピーカをガスの通路に対して気密状態に
するドロンコーンが設けられている。従って、ガスに直
接にスピーカの振動板が晒されることはない。しかも、
ドロンコーンを用いているので、スピーカからの振動
は、ドロンコーンを介してガスの通路に伝搬される。ま
た、ガスに直接にさらされるドロンコーン自体が耐熱、
耐腐食性を有しているので、ドロンコーン自体も高寿命
である。

【００１３】

【実施例】本発明の基礎となる参考例を図１に示す。こ
の参考例も図１０に示したものと同様に、排気ダクトの
低音域用の消音装置で、高音域用のマフラーが設けられ
ているダクト２２に設けられた検出マイクロホン２４に
よって、排気ガス音の主として８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚ
の音を収音し、これを逆位相信号生成用フィルタ２６に
よってフィルタリングを施し、増幅部２８によってダク
ト２２内の８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの音とほぼ同一レベ
ルに増幅して、この増幅部２８の出力によってスピーカ
３０を駆動するものである。このスピーカ３０は、例え
ば８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの周波数帯域の音を出力しう
るものである。

【００１４】このスピーカ３０は、ダクト２２の側面に
気密に設けられたボックス３２に取り付けられている。
このボックス３２は、例えば内部が中空に形成されてお
り、ダクト２２から最も離れた壁面にスピーカ３０がダ
クト２２側を向いて取り付けられている。従って、この
ボックス３２の内部空間が緩衝空間３４となる。なお、
図１中の符号３３を付されたものは、スピーカ３０の背
面側への出力音を封ずるために一般的に用いられている
スピーカボックスである。

【００１５】この緩衝空間３４内に、例えばボックス３
２とダクト２２との境界部分にドロンコーン３６が気密
に設けられている。このドロンコーン３６は、振動板３
６ａと、これをボックス３２に接続するエッジ３６ｂを
有するもので、耐熱性、耐ガス性に優れた材質、例えば
ステンレスやチタン製である。このドロンコーン３６と
緩衝空間３４とから成る音響共振系は、その共振周波数
が例えば２００Ｈｚとなるように、緩衝空間３４の形状
やドロンコーン３６の特性等が選択されている。

【００１６】このように構成された消音装置では、検出
マイクロホン２４で収音され、逆位相信号生成用フィル
タ２６でフィルタリングされ、増幅部２８でレベル調整
された信号がスピーカ３０に供給される。これによっ
て、スピーカ３０が発生させた音は、緩衝空間３４を通
り、ドロンコーン３６の振動板３６ａを振動させるの
で、ダクト２２には、ここに発生している８０Ｈｚ乃至
５００Ｈｚの排気ガス音の位相を反転させた音が放射さ
れ、８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの排気ガス音が消音され
る。

【００１７】このとき、排気ガスは、ドロンコーン３６
によって緩衝空間３４内に侵入することを阻止されてい
るので、スピーカ３０が損傷することはない。しかも、
ドロンコーン３６自体もステンレス等によって構成され
ているので、高温で腐食性のある排気ガスに晒されて
も、損傷しにくい。なお、ドロンコーン３６は、ボック
ス３２とダクト２２との境界部分に設けたが、ボックス
３４の内部、即ち、スピーカ３０に更に近い位置に設け
てもよい。なお、排気ダクト２２の下流側にはモニター
マイクロホン２５が設けられている。このマイクロホン
２５の機能は従来のモニターマイクロホン１３と同様で
ある。

【００１８】緩衝空間３４およびドロンコーン３６を介
してスピーカ３０の音をダクト２２内に放射した場合、
音を効率よく放射できる周波数帯域が狭い範囲に限定さ
れる可能性がある。緩衝空間３４とドロンコーン３６と
が周波数軸上で鋭い共振点を形成することがあるからで
ある。このような場合には、共振点付近の周波数におい
てはスピーカ３０の出力を効率よくダクト２２へ放射で
きるが、他の周波数においては著しく放射効率が低くな
る。この点を改善したのが図２に示す第１の実施例であ
る。

【００１９】この第１の実施例に係るスピーカ装置は、
複数の緩衝空間３４１乃至３４３を有し、この緩衝空間
３４１乃至３４３のそれぞれにスピーカ３０１乃至３０
３および、ドロンコーン３６１乃至３６３が設けられて
おり、各緩衝空間３４１乃至３４３とこれらに設けられ
たドロンコーン３６１乃至３６３から成る音響共振系の
共振周波数が各緩衝空間毎に異なるように構成されてい
る。

【００２０】さらに具体的に説明すると、本実施例に係
るスピーカ装置を設計する際には、対象となる周波数帯
域８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚを３つの周波数帯域に分けて
考えている。そして、例えば８０Ｈｚ乃至１５０Ｈｚの
第１の周波数帯域、１５０Ｈｚ乃至３００Ｈｚの第２の
周波数帯域、３００Ｈｚ乃至５００Ｈｚの第３の周波数
帯域をそれぞれ分担する３つのスピーカ３０１、３０
２、３０３が設けられている。これらスピーカ３０１、
３０２、３０３は、ボックス３２１、３２２、３２３
に、図１のスピーカ３０と同様に取り付けられている。

【００２１】これらボックス３２１、３２２、３２３
は、内部に緩衝空間３４１、３４２、３４３を有し、ダ
クト２２の長さ方向に沿って一列に配置されている。そ
して、第１の実施例と同様にボックス３４１、３４２、
３４３とダクト２２との境界部分に、図１のドロンコー
ン３６と同様な構成のドロンコーン３６１、３６２、３
６３が、図１のドロンコーン３６と同様に設けられてい
る。

【００２２】ボックス３２１には、スピーカ３０１から
の音が放射されるが、ドロンコーン３６１と緩衝空間３
４１から成る音響共振系の共振周波数は、第１の周波数
帯域のほぼ中央の周波数１１５Ｈｚとされている。同様
にボックス３２２には、スピーカ３０２からの音が放射
され、ドロンコーン３６２と緩衝空間３４２から成る音
響共振系の共振周波数は、第２の周波数帯域のほぼ中央
の周波数２２５Ｈｚとされている。さらに、ボックス３
２３には、スピーカ３０３からの音が放射され、ドロン
コーン３６３と緩衝空間３４３から成る音響共振系の共
振周波数は、第３の周波数帯域のほぼ中央の周波数４０
０Ｈｚとされている。各スピーカ３０１、３０２、３０
３には、増幅部２８からの信号がそれぞれ供給されてい
る。

【００２３】このようにすると、各スピーカ３０１乃至
３０３の劣化やドロンコーン３６１乃至３６３の劣化が
防止できるだけでなく、８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの全周
波数帯域にわたって音が効率よくダクト２２に放射され
る。

【００２４】次に、第２の実施例を図３に示す。この実
施例も第１の実施例と同様に、対象となる周波数帯域で
ある８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの周波数帯域を複数の周波
数帯域に分けて考え、それぞれの周波数帯域を分担する
３台のスピーカ３０１、３０２、３０３を使用したもの
であるが、ボックスが、符号３２１１、３２２１、３２
３１、３２４１で示すように４つ設けられている。これ
らボックス３２１１乃至３２４１は、ダクト２２の長さ
方向に沿って隣接して配置されている。

【００２５】そして、スピーカ３０１は、ボックス３２
１１の緩衝空間３４１１およびボックス３２２１の緩衝
空間３４２１との双方に音を放射できるように、両ボッ
クス３２１１、３２２１の境界部分に取り付けられてい
る。同様にスピーカ３０２は、ボックス３２２１の緩衝
空間３４２１およびボックス３２３１の緩衝空間３４３
１との双方に音を放射できるように、両ボックス３２２
１、３２３１の境界部分に取り付けられている。さら
に、スピーカ３０３は、ボックス３２３１の緩衝空間３
４３１と、ボックス３２４１の緩衝空間３４４１との双
方に音を放射できるように、両ボックス３２３１、３２
４１の境界部分に取り付けられている。また、ボックス
３２１１、３２２１、３２３１、３２４１とダクト２２
との境界部分には、図１のドロンコーン３６と同様なド
ロンコーン３６１１、３６２１、３６３１、３６４１が
それぞれ設けられている。

【００２６】この例においては、対象となる周波数帯域
を４つの周波数帯域、即ち、第１から第４の周波数帯域
に分けて考え、それぞれの周波数帯域にドロンコーン３
６１１、３６２１、３６３１、３６４１が対応するよう
に構成されている。そして、ボックス３２１１の緩衝空
間３４１１とドロンコーン３６１１から成る音響共振系
の共振周波数が第１の周波数帯域の中心周波数にほぼ等
しくなるように、ボックス３２２１の緩衝空間３４２１
とドロンコーン３６２１から成る音響共振系の共振周波
数が第２の周波数帯域の中心周波数にほぼ等しくなるよ
うに、ボックス３２３１の緩衝空間３４３１とドロンコ
ーン３６３１から成る音響共振系の共振周波数が第３の
周波数帯域の中心周波数にほぼ等しくなるように、ボッ
クス３２４１の緩衝空間３４４１とドロンコーン３６４
１から成る音響共振系の共振周波数が第４の周波数帯域
の中心周波数にほぼ等しくなるように、それぞれ構成さ
れている。このように構成されているので、対象となる
周波数帯域８０Ｈｚ乃至５００Ｈｚの全周波数帯域にわ
たって、ダクト２２に対して効率よく音が放射される。

【００２７】なお、この実施例では、４台のボックス３
２１１乃至３２４１と３台のスピーカ３０１乃至３０３
とを使用したが、使用するスピーカの台数とボックスの
台数とは、ボックスの数よりもスピーカの台数が１台少
ないという関係を維持する限り、任意に変更することが
できる。また、複数台のボックスを使用する代わりに、
１台のボックスの内部を、使用するスピーカの台数より
も１多い空間に仕切ってもよい。

【００２８】第１または第２の実施例では、各ボックス
３２１乃至３２３または３２１１乃至３２４１をダクト
の長さ方向に分散させて取り付けている。このような取
付ができるようにダクト２２を加工することは一般に困
難であるし、また、各ボックス３２１乃至３２３または
３２１１乃至３２４１を取り付けるためにはダクト２２
をある程度以上の長さにしなければならないので、装置
全体を小型化することもできない。さらに音波の進行方
向に音源となるドロンコーン３６１乃至３６３または３
６１１乃至３６４１が並んでいるので、スピーカ装置全
体のインパルス応答が長くなってしまう。このインパル
ス応答が長くなるという問題は、結局、逆位相信号生成
用フィルタ（図示せず）に、インパルス応答の逆特性を
持たせることにより解決されるが、長いインパルス応答
に対する逆特性は、一般に、短いインパルス応答に対す
るものよりも複雑なものとなるので、逆特性信号生成用
フィルタが大規模のものとなってしまう。ここにいうフ
ィルタが大規模のものとなるというのは、例えば、ＦＩ
Ｒフィルタにおいてフィルタのタップ数が多くなること
や、ＩＩＲフィルタにおいてフィルタ次数が高くなるこ
となどをいう。これらの点を改善したのが、図４、図５
に示す第３の実施例である。図４は図５のＡ−Ａ線に沿
う断面図である。

【００２９】第３の実施例では、各ドロンコーン３６１
１、３６２１、３６３１、３６４１から放射される音
を、ノズル状のダクト４０を介してダクト２２のほぼ一
点に集中させて放射している。このようにすると、各ド
ロンコーン３６１１乃至３６４１から検出マイクロホン
（図示せず）までの音響経路長がほぼ等しくなり、スピ
ーカ装置全体のインパルス応答を短くすることができ
る。また、このようなダクト４０をダクト２２に取り付
けるためには、ダクト２２にダクト４０の狭口部のみが
取り付くような加工を施せば足る。また、ダクト２２を
長くする必要もなくなる。

【００３０】第３の実施例では、ノズル状のダクト４０
が必要であるが、この点を改善したのが、図６及び図７
に示す第４の実施例および図８に示す第５の実施例であ
る。

【００３１】第４の実施例では、各ボックス３２１１乃
至３２４１が、ダクト２２の周縁部に沿って配置されて
いる。このようにすると、ノズル状のダクト４０を使用
することなく、ダクト２２の長さを短く保つことができ
る。またスピーカ装置全体のインパルス応答も長くなら
ない。但し、このような構成にすると、最も高い音を放
射される緩衝空間３４４１と最も低い音が放射される緩
衝空間３４１１が隣接するので、両緩衝空間の音が互い
の緩衝空間に伝搬されることを防止するために、ボック
ス３４４１と３４１１との間は、仕切壁４２によって完
全に仕切られている。

【００３２】図８に示す第５の実施例では、ボックス３
２１１乃至３２４１と、これに設けられたドロンコーン
３６１１乃至３６４１から成る音響共振系の共振周波数
は、４つのボックス３２１１乃至３２４１につきすべて
同一としてもよいし、各ボックス毎に異なるようにして
もよい。また、対向するボックス同士について同一とし
てもよい。共振周波数を、４つのボックスにつきすべて
同一とした場合や、対向するボックス同士について同一
とした場合には、各ボックスから出力される出力音圧が
加算される結果、出力効率を高くすることができる。

【００３３】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高温ま
たは腐食性ガスの通路と連通する状態に設けた空間に拡
声する状態にスピーカを設け、上記空間において上記ス
ピーカを上記通路に対して気密に遮断する状態に耐熱、
耐腐食性のドロンコーンを設けているので、スピーカが
直接にガスに晒されることがなく、スピーカの振動板が
損傷することがない。しかも、ドロンコーン自体が耐熱
性、耐腐食性を有しているので、ドロンコーン自体も損
傷しにくい。

【００３４】また、このようなスピーカ装置であって、
緩衝空間とドロンコーンとから成る音響共振系の共振周
波数の異なるものを複数設けることによって、対象とな
る周波数帯域の全体にわたって効率よく音を放射でき
る。さらに、上記複数の緩衝空間を有するスピーカ装置
において、ノズル状ダクトを介してスピーカの音をガス
の通路に放射するようにすることによって、または、上
記複数の緩衝空間をガスの通路の周縁に沿って設けるこ
とによって、スピーカ装置をガスの通路に取付易くでき
るとともに、装置全体を小型化することができ、さら
に、スピーカ装置全体のインパルス応答を短くすること
ができるので、このようなスピーカ装置を消音装置に用
いれば、逆位相信号生成用フィルタが大規模のものとな
らずにすむ。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるスピーカ装置の参考例の概略構成
図である。

【図２】本発明によるスピーカ装置の第１の実施例の概
略構成図である。

【図３】同第２の実施例の概略構成図である。

【図４】同第３の実施例の概略構成図である。

【図５】同第３の実施例の概略斜視図である。

【図６】同第４の実施例の部分省略斜視図である。

【図７】同第４の実施例の断面図である。

【図８】同第５の実施例の断面図である。

【図９】従来技術を示す概略構成図である。

【図１０】従来技術を示す概略構成図である。

【符号の説明】

２２ダクト（排気ガスの通路）２６逆位相信号生成用フィルタ（逆位相信号生成手
段）３０３０１乃至３０３スピーカ３４３４１乃至３４３３４１１乃至３４４１緩衝
空間３６３６１乃至３６３３６１１乃至３６４１ドロ
ンコーン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者進藤武男兵庫県神戸市中央区港島中町７丁目２番１号ティーオーエー株式会社内 (56)参考文献特開平２−141095（ＪＰ，Ａ) 実開平１−133892（ＪＰ，Ｕ) 実開昭64−22815（ＪＰ，Ｕ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高温または腐食性ガスの通路と連通す
る状態に設けられた複数の空間と、これら空間に拡声す
る状態に設けられた複数のスピーカと、上記各空間にお
いて上記各スピーカを上記通路に対して気密に遮断する
状態に設けられた耐熱、耐腐食性の複数のドロンコーン
とを具備し、上記複数の空間のうちの少なくとも一の空
間とこの空間に設けられた上記ドロンコーンとから成る
音響共振系の共振周波数が、少なくとも他の一の空間と
該他の空間に設けられた上記ドロンコーンとから成る音
響共振系の共振周波数と異なることを特徴とするスピー
カ装置。
【請求項２】高温または腐食性ガスの通路と連通する
状態に、かつ、隣接する状態に設けられた複数の空間
と、これら空間の各境界に両空間に拡声する状態に設け
られた複数のスピーカと、上記各空間において上記各ス
ピーカを上記通路に対して気密に遮断する状態に設けら
れた耐熱、耐腐食性の複数のドロンコーンとを具備し、
上記複数の空間のうち少なくとも一の空間とこれに設け
られた上記ドロンコーンとから成る音響共振系の共振周
波数が、少なくとも他の一の空間とこれに設けられた上
記ドロンコーンとから成る音響共振系の共振周波数と異
なることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項３】請求項１または２記載のスピーカ装置に
おいて、上記各空間が、狭口部および広口部とを有する
ノズル状ダクトを介して上記ガスの通路と連通する状態
に設けられ、上記ノズル状ダクトの狭口部が上記通路側
に、広口部が上記各空間側に取り付けられ、各ドロンコ
ーンから放射される音を上記通路のほぼ一点に集中させ
て放射することを特徴とするスピーカ装置。
【請求項４】請求項１または２記載のスピーカ装置に
おいて、上記複数の空間が上記ガスの通路の周縁部に沿
って設けられていることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項５】請求項１乃至４いずれか記載のスピーカ
装置に、上記ガスの通路に発生する騒音と逆位相の信号
を生成する手段からの信号を供給することを特徴とする
消音装置。