JP3348164B2 - アクティブ消音装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】本発明は、排気音を発する排気管に取り付
けられるアクティブ消音装置に関する。

【０００２】

【産業上の利用分野】

【０００３】

【従来の技術】従来、排気音を発する排気管に取り付け
られるアクティブ消音装置としては、例えば、特開平４
−３５０３１４号に開示されているものが知られてい
る。即ち、図９に示すように、スピーカ１０１の前面に
スピーカ１０１が発する音波を集合させるダクト１０２
を設け、ダクト１０２先端の開口部１０３を排気管１０
４の端部に位置させると共に、排気管１０４の排出ガス
流（実線の矢印）から離れた位置に換気穴１０５を設
け、排気ガス流によりダクト１０２内の空気を吸い出し
てスピーカ１０１が冷却される構造が開示されている。

【０００４】このアクティブ消音装置では、開口部１０
３の部分で排気ガス流によるエジェクタを形成してダク
ト１０２内の空気を吸い出す構造のため、開口部１０３
を小さく設計する必要がある。また、空気は、換気流入
口１０６からダクト１０２内に流入した後、換気穴１０
５を経て開口部１０３から流出する。尚、空気の流入流
出経路は、点線の矢印で図示した。

【０００５】これによれば、スピーカ１０１は空気の流
入流出により冷却され、またスピーカ１０１が排気管１
０４から排出される排出ガス流に触れることがないの
で、その熱や特有の腐食性成分による劣化がある程度防
止される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スピーカ１
０１はダクト１０２の内部に備えたスピーカボックス１
０７に取り付けられているため、コーン部１０１ａのみ
ならずコイル部１０１ｂも高温状態となることがあっ
た。このようにして高温状態となったスピーカ１０１を
冷却するには、かなりの冷却効率が要求されることにな
る。

【０００７】しかしながら、従来のアクティブ消音装置
では、空気の流入流出によりスピーカ１０１の冷却を図
ってはいるものの、空気がダクト１０２内に流入する際
に換気流入口１０６にて方向転換しなければならないこ
と、ダクト１０２の容積に比し換気穴１０５及び開口部
１０３が小さいため空気の流量が限定されること、高負
荷で運転直後排気ガス通路からの輻射熱に対するコーン
部１０１ａやコイル部１０１ｂの保護が十分でないこと
等により、スピーカ１０１を効率的に冷却することは困
難であった。

【０００８】この結果、スピーカ１０１は長時間高温状
態に曝されることとなり、耐熱処理を施していない通常
のスピーカ１０１では、音の出力特性等諸性能が劣化し
てしまうことがあった。従って、耐熱処理を施した高価
なスピーカを使用する必要があった。

【０００９】本発明は、上記課題を解消するためになさ
れたものであり、耐熱及び耐食処理を施していない通常
のスピーカを使用することができるアクティブ消音装置
の提供を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明のアクティブ消音装置は、排気音を発する排
気管の後端部を取り囲む略筒状のインシュレータと、該
インシュレータを取り囲む略筒状の拡張管と、上記イン
シュレータの前方周縁部と上記拡張管の前方周縁部とを
閉塞する閉塞部と、上記排気管の外周面と上記インシュ
レータの内周面とにより形成される外気流路と、上記イ
ンシュレータの外周面と上記拡張管の内周面との間隙内
に連通する連通管を介して上記拡張管の外側に取り付け
られ、上記排気管とは逆位相の音を上記間隙内へ出力す
るスピーカとを備え、上記連通管は、その開口面積が上
記スピーカのコーンの面積よりも小さく設計されている
ことを要旨とする。

【００１１】上記構成を備えた本発明のアクティブ消音
装置は、自動車等の排気管に取り付けられる。自動車等
の走行中、排気管は高温状態となるが、本発明のアクテ
ィブ消音装置では、外気が外気流路の前方から後方へ車
速とほぼ同等の速度で通過するため、空冷効率が高い。
このため、排気管の放射熱はインシュレータに直接伝導
することがなく、インシュレータ自身を高温になること
を防止している。スピーカは、このインシュレータの外
側に配置されているため、インシュレータにより熱害か
ら確実に防御される。また、スピーカは、排気ガス流と
接触することがないため、排気ガス流に含まれる腐食性
成分により腐食することがない。

【００１２】本発明において、スピーカは、連通管を介
して拡張管の外部に配置されている。このため、コーン
部やコイル部を含めスピーカ全体に排気管の放射熱が及
ぶことはない。従って、外気流路を通過する外気により
スピーカを十分低音に保持することができる。この連通
管は、その開口面積がスピーカのコーンの面積よりも小
さく設計されている。このため、連通管に面していない
スピーカのコーンは、排気管から確実に遮熱される。

【００１３】また、本発明において、拡張管の末端部
は、排気管の末端から後方に配置されていることが好ま
しい。これは、消音量を大きくとると共にスピーカの高
温化を防止するという二つを実現する上で好ましい。更
に、本発明において、拡張管及びインシュレータは、共
に前方周縁部が排気管の軸に対して傾斜角度をもつよう
に形成されていることが好ましい。この場合、効率的に
消音することができる。

【００１４】

【実施例】本発明の好適な実施例について図面に基づい
て以下に詳説する。図１〜４は第１実施例を表す図で、
図１はエンジンの排気管に第１実施例のアクティブ消音
装置を取り付けた平面図、図２は同じくその部分正面
図、図３は、図１の縦断断面図である。また、図４は図
１のＡ−Ａ断面図である。

【００１５】第１実施例のアクティブ消音装置１０は、
主として、拡張管１２、インシュレータ１３、閉塞部１
４、スピーカボックス１５及びスピーカ１６により構成
されている。拡張管１２は、その末端部１２ａの切口
が、図２に示すように排気管１１の末端部１１ａの切口
と同様、上方から下方にかけて前方に傾斜するように形
成されている。また、拡張管１２の末端部１２ａは、排
気管１１の末端部１１ａから距離ｄ（図２参照，ｄ＝１
５ｍｍ）だけ後方に配置されている。一方、拡張管１２
の前方周縁部１２ｂは、排気管１１の軸に対して所定の
傾斜角度をもって形成されている。本実施例では、この
傾斜角度は４５±５゜の範囲に設定されている。更に、
拡張管１２の外周面には連通孔１２ｃが設けられてい
る。また、この連通孔１２ｃには短管の連通管１７が連
結されている。

【００１６】インシュレータ１３は、排気管１１の外周
面と拡張管１２の内周面の中間位置に配置され、略筒状
に形成されている。このインシュレータ１３の末端部１
３ａの切口は、排気管１１の末端部１１ａよりも前方位
置にて、排気管１１の軸に対して略直交するように形成
されている。また、このインシュレータ１３の前方周縁
部１３ｂは、排気管１１の軸に対して拡張管１２と同様
の傾斜角度をもって形成されている。

【００１７】閉塞部１４は、インシュレータ１３の前方
周縁部１３ｂと拡張管１２の前方周縁部１２ｂとを覆っ
て閉塞させるため、略環状に形成されている。尚、閉塞
部１４もまた、その面が排気管１１の軸に対して拡張管
１２と同様の傾斜角度をもって形成されている。

【００１８】スピーカボックス１５は、連通管１７に接
続され、拡張管１２の外側に位置している。このスピー
カボックス１５内には、スピーカ１６がそのコーン１６
ａを排気管１１の表面と略平行であって連通孔１２ｃに
面するように設置されている。尚、連通孔１２ｃの開口
面積は、スピーカ１６の音の出力特性を損なわない程度
に、コーン１６ａの面積よりも小さく設計されている。

【００１９】外気流路１８は、排気管１１の外周面と上
記インシュレータ１３の内周面とにより形成される。こ
の外気流路１８は、前方の流入口１８ａから外気が流入
し、後方の流出口１８ｂから外気が流出する。音響通路
１９は、インシュレータ１３の外周面と拡張管１２の内
周面とにより形成された間隙であり、スピーカ１６から
出力された音が排気管１１の末端部１１ａ周辺に移行す
るまでの経路である。

【００２０】次に、アクティブ消音装置１０の排気管１
１への取付構造について説明する。図４に示すように、
排気管１１の外周面にはステー２１が取り付けられ、拡
張管１２及びインシュレータ１３を貫通したボルト２２
が、ステー２１内側に配置されたナット２３に螺合され
ている。ステー２１とインシュレータ１３の間、インシ
ュレータ１３と拡張管１２の間、及び拡張管１２とボル
ト２２のヘッドの間には、それぞれ断熱ワッシャ２４
ａ，２４ｂ，２４ｃが配置されている。従って、この取
付構造は、排気管１１の熱が、インシュレータ１３、拡
張管１２及びボルト２２に直接伝導することを防止して
いる。

【００２１】また、スピーカボックス１５は、図１に示
すように、排気管１１の外周面に取り付けられたステー
２５に、上記と同様、断熱ワッシャ（図示せず）を介し
てボルト２６等によって取り付けられている。従って、
排気管１１の熱が、スピーカボックス１５に直接伝導す
ることを防止している。

【００２２】次に、アクティブ消音装置１０の作動につ
いて説明する。排気管１１に接続されたエンジン（図示
せず）が起動し回転すると、各気筒内の爆発に応じて発
生する爆発音により排気音が形成される。また、排気管
１１は徐々に加熱され高温状態になる。一方、エンジン
の回転に同期した回転信号が入力されると、この回転信
号に応じてスピーカ１６が駆動される。

【００２３】そして、スピーカ１６のコーン１６ａが所
定の周波数で振動し、音響通路１９内に音が出力され
る。この音は、排気音と干渉して相互に打ち消すよう
に、排気音とは逆位相に合成される。音響通路１９内に
出力された音は、排気管１１の末端部１１ａ周辺に到達
し、排気音と干渉し合うことにより消音する。

【００２４】上記作動に関し、外気流路１８には、車速
とほぼ同等の速度で流入口１８ａから低温の外気が流入
し流出口１８ｂから流出する。これにより、インシュレ
ータ１３の内周面は効率的に冷却されるため、排気管１
１の放射熱により直接加熱されることはなく、インシュ
レータ１３自身低温に保持されることになる。このイン
シュレータ１３によりスピーカ１６は熱害を確実に防御
される。

【００２５】また、スピーカ１６は、連通管１７を介し
て拡張管１２の外部に位置しているため、スピーカ１６
はコイル部１６ｂも確実に遮熱されている。更に、音響
通路１９に連通する連通孔１２ｃがコーンの面積よりも
小さく設計されているため、連通孔１２ｃに面していな
いコーン１６ａの所定部位は、拡張管１２及びスピーカ
ボックス１５によっても排気管１１から遮熱されてい
る。

【００２６】更にまた、排気管１１の末端部１１ａと拡
張管１２の末端部１２ａとの距離ｄを１５ｍｍに設定し
たため、高温の排気ガス流は拡張管１２と狭範囲で接触
するに過ぎず、拡張管１２が極度に高温となることがな
い。このため、拡張管１２からの熱伝導によりスピーカ
１６が加熱されるおそれが少ない。

【００２７】以上の作用により第１実施例のスピーカ１
６は低温に保持することができる。また、第１実施例で
は、距離ｄを１５ｍｍに設定したため、音の干渉領域が
比較的大きく、広範囲の周波数領域に対して十分な消音
量を得ることができる。具体的なデータを図７に示す。
図７は、エンジン回転数及び周波数に対する消音量のグ
ラフであり、第１実施例は△で図示されている。図７か
ら明らかなように、第１実施例では２０ｄＢ以上の消音
量が得られる。

【００２８】尚、距離ｄを大きくすれば消音量は最大２
５ｄＢ程度まで増加するが、逆に排気ガス流と拡張管１
２との接触範囲が大きくなりスピーカ１６が高温状態に
なりやすいという欠点がある。これらを考慮すると距離
ｄは２５ｍｍ以下に設定することが好ましい。

【００２９】また、本実施例の音響通路１９によれば、
スピーカ１６から発せられた音はその出力特性を悪化さ
せることなく排気管１１の末端部１１ａに到達する。具
体的なデータを図８に示す。図８は、周波数に対する音
量をグラフに表したものであり、第１実施例の出力特性
は実線で図示されている。通常、アクティブ消音装置
は、排気音を消音するために７５〜８００Ｈｚの周波数
領域を用いる。図８から明らかなように、本来フラット
な形状が崩れてはいるものの、７５〜８００Ｈｚの領域
では良好な出力特性を示している。従って、第１実施例
では、効率的に消音を行うことができる。

【００３０】以上の第１実施例のアクティブ消音装置の
効果を以下にまとめる。 スピーカ１６は、十分低温に保持されるため耐熱性を
施す必要がない。また、スピーカ１６は、排気ガス流に
接触することがないため、排気ガス流中の腐食性成分に
より腐食するおそれがない。従って、耐食性を施す必要
もない。このため、通常のスピーカの使用が可能とな
り、コストダウンを図ることができる。 干渉領域が比較的広いため、広範囲の周波数領域に対
して十分な消音量を得ることができる。 音響通路１９のドーナツ状の断面積及び連通管１７の
断面積は、小さすぎると抵抗が発生し大きすぎるとフラ
ットな出力特性が得られないが、本実施例では周波数特
性を悪化させない程度にこれらの断面積を設計し、また
拡張管１２及びインシュレータ１３の前方周縁部１２
ｂ，１３ｂを、排気管１１の軸に対して所定の傾斜角度
をもって形成した。このため、効率的に消音することが
できる。

【００３１】続いて、第２実施例について説明する。第
２実施例のアクティブ消音装置３０は、図５にその平面
図を示すように、拡張管３２、インシュレータ３３及び
閉塞部３４の形状を除いては、第１実施例と同様であ
る。このため、第１実施例と同様の構成要素について
は、同様の符号を付し、その説明を省略する。

【００３２】第２実施例の拡張管３２及びインシュレー
タ３３は、その前方周縁部３２ｂ，３３ｂの切口が排気
管１１の軸と略直交している点を除き、第１実施例と同
様の構成からなる。従って、閉塞部３４もまた、その面
を排気管１１の軸と略直交する形状である。この第２実
施例では、音響通路３９の容積が第１実施例の約２倍と
なっている。

【００３３】図８は、周波数に対する音量特性を表した
グラフであり、第２実施例は点線で図示されている。通
常、アクティブ消音装置は、排気音を消音するために７
５〜８００Ｈｚの周波数領域を用いる。図８から明らか
なように、第２実施例では、６００〜８００Ｈｚにかけ
て第１実施例に比べ１０〜１５ｄＢの音量低下がみられ
るものの、７５〜６００Ｈｚでは、第１実施例とほぼ同
様であり良好な特性を示している。従って、第２実施例
は、第１実施例よりも若干消音効率が低下するものの、
従来のアクティブ消音装置に比較して高効率に消音する
ことができる。

【００３４】以上の第２実施例は、第１実施例の〜
とほぼ同様の効果が得られる。続いて、第３実施例につ
いて説明する。第３実施例のアクティブ消音装置５０
は、図６にその部分正面図を示すように、拡張管５２の
末端部５２ａと排気管１１の末端部１１ａとの距離ｄを
ｄ＝０としたこと以外は、第１実施例と同様である。こ
のため、他の構成要素については、その説明を省略す
る。

【００３５】図７は、エンジン回転数及び周波数に対す
る消音量との関係をグラフ示したものであり、第３実施
例は○で図示されている。この図から明らかなように、
第３実施例は、第１実施例に比べて１〜２ｄＢ程度消音
量が低下しているものの、十分な消音量を得られること
がわかる。

【００３６】また、第３実施例は、第１実施例に比較し
て、排気ガス流が拡張管５２とほとんど接触しない構造
のため、拡張管５２が排気ガス流により加熱されて高温
となるおそれがなく、拡張管５２は低温に保持される。
このため、拡張管１２からの熱伝導によりスピーカ１６
が加熱されるおそれが一層少ない。

【００３７】以上の第３実施例は、第１実施例の及び
とほぼ同様の効果に加え、スピーカ１６の温度がより
低温に保持されるという効果も有している。尚、本実施
例は上記実施例に何等限定されることなく、本発明の要
旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施できるこ
とはいうまでもない。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明のアクティ
ブ消音装置によれば、耐熱及び褪色処理を施していない
通常のスピーカを使用することができる。従って、コス
トダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１実施例を排気管に取り付けたときの平面
図である。

【図２】 第１実施例を排気管に取り付けたときの部分
正面図である。

【図３】 第１実施例を排気管に取り付けたときの縦断
断面図である。

【図４】 図１のＡ−Ａ断面図である。

【図５】 第２実施例を排気管に取り付けたときの平面
図である。

【図６】 第３実施例を排気管に取り付けたときの部分
正面図である。

【図７】 エンジン回転数及び周波数に対する消音量を
表したグラフである。

【図８】 周波数に対する音量特性を表したグラフであ
る。

【図９】 従来のアクティブ消音装置の断面図である。

【符号の説明】

１０，３０，５０・・・アクティブ消音装置、１１・・
・排気管、 １１ａ・・・末端部、１２・
・・拡張管、 １２ａ・・・末端部、１２
ｂ・・・前方周縁部、 １２ｃ・・・連通孔、１
３・・・インシュレータ、 １３ａ・・・末端部、
１３ｂ・・・前方周縁部、 １４・・・閉塞部、
１５・・・スピーカボックス、 １６・・・スピー
カ、１６ａ・・・コーン、 １７・・・連通
管、１８・・・外気流路、 １９・・・音響
通路、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐古 和也 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 永海 正明 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (72)発明者 石川 修 兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28 号 富士通テン株式会社内 (56)参考文献 実開 平７−5199（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F01N 1/00 F01P 1/06 G10K 11/178

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気音を発する排気管の後端部を取り囲
   む略筒状のインシュレータと、 該インシュレータを取り囲む略筒状の拡張管と、 上記インシュレータの前方周縁部と上記拡張管の前方周
   縁部とを閉塞する閉塞部と、 上記排気管の外周面と上記インシュレータの内周面とに
   より形成される外気流路と、上記インシュレータの外周面と上記拡張管の内周面との
   間隙内に連通する連通管を介して 上記拡張管の外側に取
   り付けられ、上記排気管とは逆位相の音を上記間隙内へ
   出力するスピーカとを備え、 上記連通管は、その開口面積が上記スピーカのコーンの
   面積よりも小さく設計されている ことを特徴とするアク
   ティブ消音装置。