JP4171824B2

JP4171824B2 - 音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システム

Info

Publication number: JP4171824B2
Application number: JP2002316853A
Authority: JP
Inventors: 直樹木野; 進田中
Original assignee: Shizuoka Prefecture
Current assignee: Shizuoka Prefecture
Priority date: 2002-09-25
Filing date: 2002-09-25
Publication date: 2008-10-29
Anticipated expiration: 2022-09-25
Also published as: JP2004116503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、消音したい周波数帯域の音響インピーダンスを、消音し易いように調節する機構を具備する音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１は、一般的なダクト並びに電子消音システムの構成を概略的に示しており、消音用の音波を発生する二次音源を挟んで騒音検出マイクと誤差検出マイクとを排気ダクトに沿って配置したものである。このシステムは、ダクト内の騒音と逆相の音波をダクト内に放音し、騒音を打ち消すようにしたものである。同図において、排気ダクトＤＣの一端に騒音源ＮＳが配置されており、排気ダクトＤＣ内の排気の流れの上流から下流へ向かって、騒音検出マイクＯＭ、二次音源ＳＳ、誤差検出マイクＥＭがこの順に配置され、騒音検出マイクＯＭ並びに誤差検出マイクＥＭの出力信号は適応型ディジタルフィルター演算装置Ｆ１で処理された後、二次音源ＳＳへ与えられる。
【０００３】
適応型ディジタルフィルター演算装置Ｆ１においては、騒音検出マイクＯＭで受信した音波を表すアナログ信号は、ディジタル信号へ変換されてから、適応型ディジタルフィルター演算装置Ｆ１によって処理された後、アナログ信号へ変換され、二次音源ＳＳへ与えられて消音用の音波として排気ダクトＤＣ内へ放音される。
【０００４】
適応型ディジタルフィルター演算装置Ｆ１は誤差検出マイクＥＭからのアナログ出力信号をディジタル変換した信号をエラー信号として受け取る。適応型ディジタルフィルター演算装置Ｆ１は、エラー信号が最小になるように、ディジタルフィルターの係数を決定する。
【０００５】
排気ダクト内においては、ダクトの構造やダクト内温度によって音響インピーダンスの大きい周波数帯域、並びに小さい周波数帯域が生じる。消音したい周波数帯域の音響インピーダンスが小さい周波数帯域においては、二次音源ＳＳにアナログ信号を入力しても、二次音源ＳＳからの音波が排気ダクト内に放音され難い状態であるから、所望の消音効果を得ることはできないうえ、制御が不安定になる等の不都合が生じる。
【０００６】
また、設計段階では、排気ダクト内の温度変化や騒音源を有する機器等の内部のダクト構造が把握出来ないため、騒音検出マイクＯＭ、二次音源ＳＳ、誤差検出マイクＥＭの取り付け位置を特定することができず、現場での測定によって設置位置を決定しなければならなかった。
【０００７】
しかしながら、実際の現場では、騒音検出マイクＯＭ、二次音源ＳＳ、誤差検出マイクＥＭの取り付け位置の変更だけでは成果が得られず、排気ダクトの長さを調整して音響インピーダンスを調節する必要が生じる場合もあるが、騒音源となる機器、排気ダクトの屋外への排気口の設置場所が変えられないため、施工した排気ダクトの長さを施工した範囲内の伸縮のみで調整することは、困難であり、消音したい周波数帯域の音響インピーダンスを調節する問題の解決が急がれていた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記の種々の課題を解決するために成されたもので、この発明は、消音したい周波数帯域の音響インピーダンスを調節する機構を付加することにより消音効果を向上させることができる音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した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】
上記の目的を達成するために、この発明は、一端が騒音源を有する機器等に接続された排気ダクトに、前記騒音源から排気の流れの方向に折り曲げ部並びに突出部、騒音検出マイク、二次音源、誤差検出マイクがこの順に設置され、前記騒音検出マイク並びに前記誤差検出マイクの受信した音波を処理して前記二次音源から消音用の音波を発生させる電子消音システムであって、途中が折り曲げられた個所に設置された突出部の長さが調節可能な機構により、排気ダクトの音響インピーダンスを調節する機能を備えることを特徴とする音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムを提供する。
【００１０】
この発明の電子消音システムは、一つの実施の形態においては、一端が騒音源を有する機器等に接続され、途中が折り曲げられていて、この折り曲げられた個所に長さが調節可能な突出部が設けられた排気ダクトに設置される電子消音システムであって、前記折り曲げられた個所の下流側に設置された騒音検出マイクと、前記排気ダクトの、前記騒音検出マイクに対して下流側の位置に設置された二次音源と、前記排気ダクトの、前記二次音源に対して下流側の位置に設置された誤差検出マイクと、前記騒音検出マイク並びに前記誤差検出マイクが受信した音波を処理して、前記二次音源から消音用の音波を発生させる適応型ディジタルフィルター演算装置と、を具備する。
【００１１】
前記長さが調節可能な突出部は、前記排気ダクト内温度が一定の場合、並びに温度変化が少ない場合は、手動による長さ調節機構を備えればよいが、前記排気ダクト内温度が大きく変わる場合は、温度変化に応じた自動による長さ調節機構を備えてもよい。また、前記突出部は騒音源から折り曲げ部方向の延長上でも、開口端から折り曲げ部方向の延長上でも効果のある方向に設置すればよい。
【００１２】
前記長さが調節可能な突出部によって、消音したい周波数帯域の音響インピーダンスが改善され、前記排気ダクトの、前記二次音源から消音したい周波数帯域の音波を発生させ易くする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一つの実施の形態を図２を参照して説明し、この発明の一つの応用例を図３〜図７を参照して説明する。なお、図２〜図７において、図１に示す構成要素と同じ又は同様の構成要素には同一の参照符号を付すことにする。
【００１４】
まず、この発明の一つの実施の形態について、図２を参照しながら説明する。
【００１５】
図２において、一端が騒音源ＮＳに接続された排気ダクトＤＣは、途中の個所で任意の角度（図２においては９０度）に折り曲げられ、折り曲げ個所を挟んで第１のダクト部Ｄ１と第２のダクト部Ｄ２と突出部Ｄ３から成る。排気ダクトＤＣの折り曲げ角度としては、図２においては９０度（直角に折り曲げた場合）としたが、更に深い角度や、更に緩い角度であっても良い。突出部Ｄ３の突出方向は、図２においては、騒音源ＮＳから折り曲げ部ＡＧ方向の延長としたが、開口端ＫＯから折り曲げ部ＡＧ方向の延長であっても良い。排気ダクトＤＣの途中を折り曲げて、突出部Ｄ３の長さを調節することによって、ダクト内の音響インピーダンスを変化させることができる。この発明は、ダクトの長さが変化することにより、ダクト内の音響インピーダンスが変化するという性質を利用する。
【００１６】
排気ダクトＤＣの折り曲げ個所に、図２に示すように、突出部Ｄ３が設けられる。排気ダクトＤＣ内の排気の流れの上流から下流へ向かって折り曲げ部ＡＧ並びに突出部Ｄ３、騒音検出マイクＯＭ、二次音源ＳＳ、誤差検出マイクＥＭがこの順に配置され、騒音検出マイクＯＭ並びに誤差検出マイクＥＭの出力信号は適応型ディジタルフィルター演算装置Ｆ１で処理された後、二次音源ＳＳへ与えられる。
【００１７】
突出部Ｄ３の長さを調節する方法は、二次音源ＳＳから、排気ダクトＤＣ内へ広帯域音を放音し、その時の誤差検出マイクＥＭの信号の周波数特性を観測し、消音したい帯域の音圧レベルが出来るだけ高くなるように、突出部Ｄ３の長さを変化させて、最適な長さに設定する。
【００１８】
また、排気ダクトＤＣ内温度が大きく変化する場合には、温度変化を検出して、突出部Ｄ３の長さを自動制御する機構を備えることにより、温度変化に追従した最適な音響インピーダンスを得ることが出来る。
【００１９】
突出部Ｄ３の長さは、騒音源を有する機器の内部ダクト長と排気ダクト長を合わせた全長と温度変化に対して、調節された結果、二次音源ＳＳからの消音したい帯域の信号が排気ダクトＤＣ内へ放音され易くなり、確実に消音効果を得ることが可能になるばかりでなく、制御も安定になる。
【００２０】
次に、この発明の一つの応用例について、図３〜図７を参照しながら説明する。
【００２１】
工場内にある電機装置の排気ダクトシステムに公知の電子消音システムを設置した応用例を図３に示す。騒音源ＮＳから放出される排気騒音を消音したいが、消音したい周波数帯域の音響インピーダンスが小さい場合、消音出来ないことがある。
【００２２】
二次音源ＳＳから放音された広帯域音を監視マイクＥＭで観測した周波数特性を図５に示す。図５に示す発明前のダクトのデータから、６０ヘルツ付近の信号レベルが低い、つまり、音響インピーダンスが小さいことが読み取れる。
【００２３】
実際に騒音源ＮＳの電機装置を稼動し、公知の電子消音システムを動作させた結果、開口端ＫＯで測定した周波数特性を図６に示すが、消音を希望する騒音レベルが大きい６０ヘルツ付近では、消音効果が得られていないことがわかる。
【００２４】
そこで、この発明に係る電子消音システムを工場内にある電機装置の排気ダクトシステムに設置した応用例を図４に示す。
【００２５】
二次音源ＳＳから広帯域音を放音し、監視マイクＥＭで周波数特性を観測しながら、突出部Ｄ３の長さを調節し、消音したい帯域である６０ヘルツ付近の音響インピーダンスを大きくとった結果の周波数特性を図５に示す。
【００２６】
図５に示す発明後のダクトのデータから、６０ヘルツ付近の信号レベルが、発明前のダクトのデータより約２０デシベル高い、つまり、音響インピーダンスが大きくなったことが読み取れる。
【００２７】
実際に騒音源ＮＳの電機装置を稼動し、この発明に係る電子消音システムを動作させた結果、開口端ＫＯで測定した周波数特性を図７に示すが、消音を希望した騒音レベルが大きい６０ヘルツ付近でも、約３０デシベルの消音効果が得られたことがわかる。
【００２８】
このように、この発明の応用例の電子消音装置によれば、排気ダクトＤＣの途中が折り曲げられた個所ＡＧに設置された突出部Ｄ３の長さを調節することにより、排気ダクトＤＣの音響インピーダンスを調節することが可能となり、消音したい周波数帯域の音響インピーダンスを大きくすることで、排気ダクトＤＣの二次音源ＳＳから、消音したい周波数帯域の音波が排気ダクト内に放音し易くなり、確実に消音したい帯域の消音効果を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上、この発明に係る音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムの一つの実施の形態並びに一つの応用例を説明したところから明らかなとおり、この発明によって、二次音源から放音できない周波数帯域は実質的になくなり、確実に消音したい帯域の消音効果を得ることが可能になるばかりでなく、制御も安定になるという格別の効果を得る。また、この発明は、工場内に設置した電機装置からの屋外排気ダクトシステム等のように、電機装置や屋外排気口の場所を変えられないような場合でも、音響インピーダンスを調節する必要がある場合について、最適な方法であり、工場にダクトを施工する場合に生じるダクトの曲がり部分を利用して、適用すれば格別の効果を得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】公知のダクト並びに電子消音システムの構成を概略的に示す図である。
【図２】この発明に係る音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムの一つの実施形態の構成を概略的に示す図である。
【図３】公知のダクト並びに電子消音システムによる工場内排気ダクトシステムの応用例を示す図である。
【図４】この発明に係る音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムによる工場内排気ダクトシステムの応用例を示す図である。
【図５】工場内排気ダクトシステムで、二次音源から放音された広帯域音を監視マイクで収音した時の周波数特性について、公知のダクト並びに電子消音システムと、この発明に係る音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムとでの比較を示す図である。
【図６】工場内排気ダクトシステムで、公知のダクト並びに電子消音システムを動作させた時、ダクトの開口端で観測される消音効果を示す図である。
【図７】工場内排気ダクトシステムで、この発明に係る音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システムを動作させた時、ダクトの開口端で観測される消音効果を示す図である。
【符号の説明】
ＮＳ騒音源
ＯＭ騒音検出マイク
ＳＳ二次音源
ＥＭ誤差検出マイク
Ｆ１適応型ディジタルフィルター演算装置
ＫＯ開口端
ＤＣ排気ダクト
ＡＧ折り曲げ部
Ｄ１騒音源から折り曲げ部までのダクト
Ｄ２折り曲げ部から開口端までのダクト
Ｄ３折り曲げ部に設けられた突出部

Claims

一端が騒音源に接続され、途中が折り曲げられていて、この折り曲げられた箇所に設けられた突出部の長さを調節することによって音響インピーダンスを調節するダクトに設置される電子消音システムであって、前期ダクトの、前記折り曲げ部に対して下流側の位置に設置された騒音検出マイクと、前記ダクトの、前記二次音源に対して下流側の位置に設置された誤差検出マイクと、前記騒音検出マイク並びに前記誤差検出マイクが受信した音波を処理して、前記二次音源から消音用の音波を発生させる適応型デジタルフィルター演算装置と、を具備する音響インピーダンス調節機構付きダクトを適用した電子消音システム。