JP3671750B2

JP3671750B2 - 電子消音システム

Info

Publication number: JP3671750B2
Application number: JP18905999A
Authority: JP
Inventors: 健太郎松本; 龍介後藤田; 稔高橋
Original assignee: 日立プラント建設株式会社
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2005-07-13
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP2001022360A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、騒音源からの伝搬音波に対し逆位相でかつ同一音圧の音波を発生させ、音波干渉により騒音を能動的に消音する電子消音システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ダクト内を伝搬する低周波騒音に逆位相で同一音圧の音波を加えることにより、その騒音を消音する、所謂アクティブノイズコントロールと称される電子消音システムが知られている。
【０００３】
斯かる電子消音システムは、一次元音場において伝搬する騒音を消音するシステムなので、ダクトを伝搬する騒音においては、平面波である周波数帯域まで制御可能である。この平面波の周波数は、ダクト口径によって変化し、正方形の口径のダクトの場合では、ｆ≦ｃ／２ａの式で求めることができる。ここで、ｆは平面波周波数（Ｈｚ）、ｃは音速（ｍ／ｓ）、ａはダクト長辺の長さ（ｍ）である。
【０００４】
ところで、大規模換気設備では、処理風量が多く、ダクト内で発生する気流音を低く抑えるためにダクト口径は大口径となり、比較的低周波である制御対象周波数においても、三次元音場で伝搬するため、大口径ダクトに電子消音システムをそのまま適用しても消音効果を得ることができない。
【０００５】
そこで、このような不具合を解消するために、特開平３−１３９９６号公報では、大口径ダクトをセル状に分割し、小口径ダクトの組み合わせとすることによって、平面波で伝搬する騒音の周波数範囲を広帯域化して制御している。
【０００６】
また、大規模換気設備では、ダクト口径を可能な限り大きくすることが好ましいが、これに応じてダクトの分割数を増やすと、分割数に応じた台数の電子消音システムが必要になり構造が複雑になる。このため、ダクトの分割数は可能な限り少なく設定されている。また、ダクトの内壁には吸音材が設けられ、この吸音材によって、電子消音システムでは制御できない高周波数帯域（パッシブ消音帯域）の騒音を消音している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ダクトの分割数を少なくして吸音材を設けた前記従来の電子消音システムは、電子消音システムによるアクティブ消音帯域と吸音材によるパッシブ消音帯域との境界帯域である２５０Ｈｚ前後の周波数、即ち、平面波伝搬する音波よりも高い周波数域で騒音低減効果を得ることができないという欠点があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、管路の分割数を増やすことなく、電子消音システムによるアクティブ消音帯域と吸音材によるパッシブ消音帯域との境界帯域の騒音を消音することができる電子消音システムを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は前記目的を達成するために、角筒状の管路を伝搬する騒音を騒音検出手段で検出し、該騒音検出手段で検出された騒音と同一音圧で逆位相の音波を音波発生手段から発生させて音波干渉により騒音を消音する電子消音システムにおいて、前記管路の管路口の対角線方向に、吸音材付き仕切板が傾斜配置され、前記管路は所定の口径の管路に分割され、分割された複数の小口径管路毎に前記吸音材付き仕切板が配置され、前記管路に配置される複数の吸音材付き仕切板のうち、所定の位置に配置された吸音材付き仕切板は隣接する吸音材付き仕切板と間隔を開けて配置され、この間隔が開いた位置に、前記騒音検出手段と音波発生手段とが配置されていることを特徴としている。
【００１０】
また、本発明は前記目的を達成するために、管路を伝搬する騒音を騒音検出手段で検出し、該騒音検出手段で検出された騒音と同一音圧で逆位相の音波を音波発生手段から発生させて音波干渉により騒音を消音する電子消音システムにおいて、前記管路の長手方向に沿って複数枚の吸音材付き仕切板が傾斜配置されるとともに、該複数枚の吸音材付き仕切板は傾斜方向が交互に変えられて配置され、前記管路に配置される複数の吸音材付き仕切板のうち、所定の位置に配置された吸音材付き仕切板は隣接する吸音材付き仕切板と間隔を開けて配置され、この間隔が開いた位置に、前記騒音検出手段と音波発生手段とが配置されていることを特徴としている。
【００１１】
本願出願人は、従来の欠点の発生原因が、騒音の波長よりもダクト口径の長辺が長くなり、これによって音波が光波のように直進するため、音波が吸音材に殆ど触れないで伝搬することが原因であることを突き止めた。
【００１２】
そこで、本発明は、管路の管路口の対角線方向に吸音材付き仕切板を傾斜配置し、吸音材付き仕切板の吸音材に音波が当たる面積を、圧力損失を損なうことなく増加させた。これにより、電子消音システムによるアクティブ消音帯域と吸音材によるパッシブ消音帯域との境界帯域の騒音を消音することができる。
【００１３】
また、本発明は、吸音材付き仕切板の傾斜方向を交互に変えて吸音材付き仕切板を複数枚配置したので、音波が吸音材に更に当たり易くなり、これによって、前記境界帯域の消音効果を更に向上させることができる。
【００１４】
本発明は、大口径管路を複数の小口径管路に分割した場合にも勿論適用することができ、この場合は、管路の分割数を増やすことなく広範囲の周波数帯域の騒音を消音することができる。
【００１５】
前述の如く吸音材付き仕切板を複数枚傾斜配置した場合には、吸音材付き仕切板の間隔を開けた位置に騒音検出手段と音波発生手段と配置する。これにより、電子消音システムによるアクティブコントロールが安定する。
【００１６】
吸音材としては、音波発生手段から発生した音波では消音し難い周波数帯域の音を吸音することができる部材を適用する。これにより、広範囲の周波数帯域の騒音を消音することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係る電子消音システムの好ましい実施の形態について詳説する。
【００１８】
図１〜図３は、大口径ダクト（１ｍ角のダクト）１を２×２セルの小口径ダクト１０、２０、３０、４０に４分割したダクト１の図である。本システムは、分割ダクト１０〜４０毎にセンサマイク（騒音検出手段）１１、２１、３１、４１、エラーマイク１２、２２、３２、４２、コントローラ（図示せず）、スピーカ（音波発生手段）１３、２３、３３、４３が取り付けられ、各々独立して制御を行うことにより、分割ダクト１０〜４０内を伝搬する２５０Ｈｚ以下の低周波帯域の騒音を消音する。
【００１９】
また、２５０Ｈｚ以上の中高周波数帯域の吸音効果を高めるために、即ち、スピーカ１３〜４３から発生された付加音では消音し難い周波数帯域の吸音効果を高めるために、ダクト１と同じ材質である亜鉛製鉄板の仕切板１４、２４、３４、４４が分割ダクト１０〜４０のダクト口の対角線方向に傾斜配置されている。これらの仕切板１４、２４、３４、４４の両面には、グラスウールをガラスクロスで被覆した吸音材が貼り付けられて吸音材付き仕切板として構成されている。このように、吸音材付き仕切板１４〜４４を傾斜配置すると、開口率の低下を抑えつつ、即ち圧力損失を損なうことなく吸音材の表面積を広くとることができる。この結果、音波の波長にダクト口径が近づき、又は口径が波長以下になるため、吸音材に音波が入射しやすくなり、消音効果が向上する。なお、図１、図２では、仕切板１４、２４、４４にハッチングを付して示しているが、これは断面の意味ではなく、仕切板１４、２４、４４の傾斜方向に対応する方向を示している。
【００２０】
仕切板１４〜４４の音波伝搬方向に対向する縁部には、ダクト１０〜４０内を流れる気流及び伝搬する音波が乱れないように鉄板で角度を６０°前後の鋭角に加工した整流板１５、２５、３５、４５が取り付けられている。また、センサマイク１１〜４１、エラーマイク１２〜４２、スピーカ１３〜４３は、安定にアクティブコントロールを行うために、仕切板１４〜４４の間隔を開けた位置に配置されている。このように仕切板１４〜４４に間隔を開けると、仕切板１４〜４４を詰めて配置した仕切板の長さ以上の吸音効果が得られるという利点もある。
【００２１】
図４〜図７は、短く分割した仕切板１４Ａ、２４Ａ、３４Ａ、４４Ａを分割ダクト１０〜４０毎に９０°交互に傾斜方向をずらして配置したダクト５０の図である。このように仕切板１４Ａ〜４４Ａを配置すると、吸音材表面に音波が更に当たり易くなり、消音効果が向上するという利点がある。ダクト断面をみると、図７の如く各々のダクト１０〜４０内の仕切板１４Ａ〜４４Ａは十字にクロスした状態になる。なお、ダクト１０〜４０の口径が正方形であれば、仕切板１４Ａ〜４４Ａの傾斜角度は９０°であるが、ダクト口径が長方形、円形の場合には、その傾斜角度は適宜に設定される。なお、図４中符号５２は、電子消音システムのコントローラであり、分割ダクト１０〜４０毎に設置されている。また、前記吸音材は、分割ダクト１０〜４０の内壁面にも貼着されている。
【００２２】
【実施例】
実施例の電子消音システムと従来の電子消音システムとの消音効果を比較した実験結果を図８に示す。同図の横軸はオクターブバンド中心周波数（Ｈｚ）を示し、縦軸は減音量（ｄＢ）を示している。
【００２３】
同図の如く実施例装置では、各周波数において消音性能が向上しており、特に従来１０ｄＢ以下であった２５０Ｈｚの周波数帯域において、３倍以上の減音量が得られた。したがって、実施例の電子消音システムは、１台の電子消音システムで大規模換気設備の防音装置として高性能な防音効果を得ることができる。また、実施例の電子消音システムは、低周波数から高周波数までの広範囲の周波数帯域において、２０ｄＢ以上（最大５０ｄＢ）の減音性能を得ることができるので、消音器の数量を減らすことができ、省スペース化、及び低コスト化を実現できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る電子消音システムによれば、管路の管路口の対角線方向に、吸音材付き仕切板を傾斜配置し、吸音材に音波が当たる面積を、圧力損失を損なうことなく増加させたので、電子消音システムによるアクティブ消音帯域と吸音材によるパッシブ消音帯域との境界帯域の騒音を消音することができる。
【００２５】
また、本発明は、吸音材付き仕切板の傾斜方向を交互に変えて吸音材付き仕切板を複数枚配置したので、音波が吸音材に更に当たり易くなり、これによって、前記境界帯域の消音効果を更に向上させることができる。
【００２６】
更に、本発明は、大口径管路を複数の小口径管路に分割した場合、管路の分割数を増やすことなく広範囲の周波数帯域の騒音を消音することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電子消音システムの第１の実施の形態を示す平断面図
【図２】図１の電子消音システムの側断面図
【図３】図１の電子消音システムの縦断面図
【図４】本発明に係る電子消音システムの第２の実施の形態を示す斜視図
【図５】図４の電子消音システムの平断面図
【図６】図４の電子消音システムの側断面図
【図７】図４の電子消音システムの縦断面図
【図８】実施例装置と従来装置との減音量を比較したグラフ
【符号の説明】
１、５０…大口径ダクト、１０、２０、３０、４０…分割ダクト、１１、２１、３１、４１…センサマイク、１３、２３、３３、４３…スピーカ、１４、２４、３４、４４、１４Ａ、２４Ａ、３４Ａ、４４Ａ…吸音材付き仕切板、１５、２５、３５、４５…整流板

Claims

角筒状の管路を伝搬する騒音を騒音検出手段で検出し、該騒音検出手段で検出された騒音と同一音圧で逆位相の音波を音波発生手段から発生させて音波干渉により騒音を消音する電子消音システムにおいて、
前記管路の管路口の対角線方向に、吸音材付き仕切板が傾斜配置され、
前記管路は所定の口径の管路に分割され、分割された複数の小口径管路毎に前記吸音材付き仕切板が配置され、
前記管路に配置される複数の吸音材付き仕切板のうち、所定の位置に配置された吸音材付き仕切板は隣接する吸音材付き仕切板と間隔を開けて配置され、この間隔が開いた位置に、前記騒音検出手段と音波発生手段とが配置されていることを特徴とする電子消音システム。
管路を伝搬する騒音を騒音検出手段で検出し、該騒音検出手段で検出された騒音と同一音圧で逆位相の音波を音波発生手段から発生させて音波干渉により騒音を消音する電子消音システムにおいて、
前記管路の長手方向に沿って複数枚の吸音材付き仕切板が傾斜配置されるとともに、該複数枚の吸音材付き仕切板は傾斜方向が交互に変えられて配置され、
前記管路に配置される複数の吸音材付き仕切板のうち、所定の位置に配置された吸音材付き仕切板は隣接する吸音材付き仕切板と間隔を開けて配置され、この間隔が開いた位置に、前記騒音検出手段と音波発生手段とが配置されていることを特徴とする電子消音システム。
前記管路は所定の口径の管路に分割され、分割された複数の小口径管路毎に前記吸音材付き仕切板が配置されていることを特徴とする請求項２記載の電子消音システム。
前記吸音材付き仕切板の吸音材は、前記音波発生手段から発生した音波では消音し難い周波数帯域の音を吸音することができる部材であることを特徴とする請求項１、２、又は３のうちいずれか一つに記載の電子消音システム。