JP4477734B2 - アクティブ消音装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクティブ消音装置において、騒音通過ダクトと、騒音信号に対して逆位相の消音信号出力するための管との接続部分の構成に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、エンジン排ガス管、給気ダクト、及び換気ダクト等のダクトにスピーカを設けて、該スピーカからダクト内の騒音とは逆位相の信号を出力して消音を行うアクティブ消音装置は知られている。このようなアクティブ消音装置を、エンジンのマフラー等の排気部分に配置した場合、スピーカ等の消音信号を出力する手段は騒音通過ダクトから分岐した枝管の端部に配置されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、騒音が通過するダクトはエンジンからの高温の排ガスが通過するので、その高温の熱が枝管から入り、出力手段を破損することがあった。そこで、この出力手段が熱で破壊されないように、ファンを設けて冷却風で出力手段を冷却し、高温の熱風が出力手段側へ至らないようにしていたが、輻射熱は入って出力手段に熱を加えるので、劣化が早くなっていた。そこで、本発明はダクトから分岐した部分に輻射熱防止板を設けて、該輻射熱防止板に輻射熱が当たり、直接枝管を通って出力手段を加熱しないようにするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決する為の手段を説明する。
【０００５】
請求項１においては、エンジン（２ａ）側に配置される音源通過ダクト（１）に第一音波センサ（４）と第二音波センサ（６）を設け、該音源通過ダクト（１）の第一音波センサ（４）と第二音波センサ（６）との間には、分岐管（１ａ）を配置し、該分岐管（１ａ）はＴ字型パイプに構成し、各端部の開口部を分岐口（１ｂ）と排気入口（１ｃ）と排気出口（１ｄ）に構成し、該分岐管（１ａ）の分岐口（１ｂ）の端部には枝管（９）を連通し、該枝管（９）の端部にスピーカ（３）を配置したアクティブ消音装置において、該分岐口（１ｂ）には半円状のフィンで構成した第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）を設け、該第一輻射熱防止板（４０ａ）は、該排気入口（１ｃ）側から排気出口（１ｄ）側へ突出して配置し、先端は音源通過ダクト（１）内に入らずに、前記排気入口（１ｃ）および排気出口（１ｄ）の軸方向から見て、面内に第一輻射熱防止板（４０ａ）が重複しないように配置し、該第二輻射熱防止板（４０ｂ）は、第一輻射熱防止板（４０ａ）よりも枝管（９）側に配置し、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）とは逆側の面である排気出口（１ｄ）側から排気入口（１ｃ）側へ突出し、該第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）は、該排気入口（１ｃ）の入口側と、排気出口（１ｄ）の出口側から交互に突出し、かつ、枝管（９）の方向に間隔をおいて配置し、該第一輻射熱防止板（４０ａ）の先端と、第二輻射熱防止板（４０ｂ）の先端との間隔は、消音信号の波長により決定し、該音源通過ダクト（１）側からの輻射熱を、該輻射熱防止板（４０ａ・４０ｂ）によって遮るように構成したものである。
【０００６】
請求項２においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）又は第二輻射熱防止板（４０ｂ）の面積を、該分岐管（１ａ）の分岐口（１ｂ）の断面積の約半分以下としたものである。
【０００７】
請求項３においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）に加えて、更に、第三輻射熱防止板（４０ｃ）、第四輻射熱防止板（４０ｄ）を設ける時は、更に、上下に交互に配置するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明のアクティブ消音装置を示す概略構成図、図２は分岐管の断面図、図３は同じく正面図である。
【００１０】
図４は輻射熱防止板の他の実施例を示す正面図、図５は枝管を直管とした実施例の概略構成図である。
【００１１】
まず、アクティブ消音装置の概略について、エンジン発電機の排気音の消音を行うように構成したアクティブ消音装置１０の例を説明する。図１にはアクティブ消音装置の概略構成を示している。騒音源（一次音源）となるエンジン発電機２のエンジンの排気管に、音源通過ダクト１を連通し、図１における左側から右側へ騒音が流れるように一次元音場を形成している。該音源通過ダクト１の騒音源側、即ち、エンジン側（図１における左側）には第一の騒音検出手段としてマイクならなる第一音波センサ４が設けられ、該音源通過ダクト１の第一音波センサ４よりも下流側（図１における右側）には、第二の騒音検出手段としてマイクからなる第二音波センサ６が設けられている。
【００１２】
前記音源通過ダクト１の第一音波センサ４と第二音波センサ６との間には分岐管１ａが配置され、該分岐管１ａに分岐口１ｂが開口され、該分岐口１ｂの端部には枝管９を連通して、該枝管９の端部に消音出力手段としてのスピーカ３と冷却ファン７が配置され、該スピーカ３部分の温度が温度センサー１３によって検知されている。そして、冷却ファン７によって音源通過ダクト１から伝わってくる熱によってスピーカ３が破損されないように冷却している。
【００１３】
また、前記分岐管１ａと第一音波センサ４の間に複数の整音管からなるパッシブ消音装置１１が配置され、本実施例では整音管１１ａ・１１ｂを二つ直列に配置してパッシブ消音装置１１としている。該パッシブ消音装置１１は高周波域の騒音を消音して低減するようにしている。但し、本実施例では該パッシブ消音装置１１は音源通過ダクト１の上流側に配置しているが、音源通過ダクト１の途中部や下流側に配置することも可能である。
【００１４】
前記パッシブ消音装置１１は、例えば、略円筒形状に形成され、内周部に吸音部材が設けられており、該吸音部材により、パッシブ消音装置内を通過する騒音を消音するように構成されている。また、内部に吸音部材を設けたパッシブ消音装置１１は、高周波域の騒音の消音効果が高くなるように、その内部容積等が設定されている。そして、前記第一音波センサ４、第二音波センサ６、冷却ファン７、温度センサー１３がコントローラ５と接続され、スピーカ３はアンプ１２を介してコントローラ５に接続されている。該第一音波センサ４は騒音である排気音を検知し、スピーカ３は前記排気音と逆位相の音波を出力して消音するためのものであり、第二音波センサ６は消音作用の結果をモニターしてコントローラ５へフィードバックする。コントローラ５は前記第一音波センサ４により検出した騒音信号に対して逆位相の消音信号を算出演算したり、フィードバック信号からさらに効率よく消音する信号を演算して出すようにアクティブ消音装置１０を制御したり、更に、エンジン発電機２や警報装置等を制御している。
【００１５】
以上の如く構成されたアクティブ消音装置における動作について説明する。即ち、エンジン発電機２を作動させると、エンジンが運転されて音源通過ダクト１から排気ガスが排出されると、それに伴う排気音が第一音波センサ４で検出され、その検出信号がコントローラ５に入力されて、この検出信号はコントローラ５によって同振幅で逆位相の消音信号が生成される。この消音信号がアンプ１２を介してスピーカ３に出力されて、消音用音波が出力される。この消音用音波が、音源通過ダクト１から放出される排気音に対して逆位相で同振幅となるようにしてあるので、消音用音波で排気音が打ち消されて消音作用がなされることになる。さらに排気音と消音用音波の合成音波が第二音波センサ６で検知（モニタ）されて、消音作用の結果がコントローラ５にフィードバックされ、消音作用がより十分に行われるように消音信号が補正されるのである。
【００１６】
尚、一般に排気音の成分は、そのほとんどがエンジンの回転数と気筒数とから決まる成分と、その高調波とで構成される比較的低い周波数成分であり、しかも排気管内でこれを検出すると周波数の低い成分ほど増強される度合いが強い。このため、第一音波センサ４の出力信号をそのままコントローラ５に入力したのでは、周波数の低い成分に対する消音作用が大きくなる反面、感度が高くて耳ざわりになりやすい周波数領域の成分に対する消音作用は不十分となる。
【００１７】
そこでアクティブ消音装置１０に、さらにパッシブ消音装置１１を設けることで、通常低周波域での消音効果が高いアクティブ消音装置による消音に加えて、高周波域での消音効果が高いパッシブ消音装置１１による消音により、全周波数域での消音効果を向上するようにしているのである。
【００１８】
次に、本発明の輻射熱防止板を取り付けた分岐管１ａの構成を説明する。図２、図３において、分岐管１ａはＴ字型パイプに構成されて、各端部の開口部を分岐口１ｂ、排気入口１ｃ、排気出口１ｄから構成して、それぞれの開口部の周囲にフランジを形成してボルト等で連結できるようにしている。前記排気入口１ｃは上流側に位置して前記パッシブ消音装置１１に連通され、前記排気出口１ｄは下流側に位置して第二音波センサ６を取り付けたダクトに連通され、大気に放出するようにしている。前記分岐口１ｂには枝管９が連通され、本発明の輻射熱防止板４０が分岐管１ａ内に取り付けられる。
【００１９】
該分岐口１ｂにはフィンで構成した複数の輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・が設けられ、図２に示す実施例では輻射熱防止板４０ａ・４０ｂの二個配置している。但し、輻射熱防止板４０ａを一つだけ配置する構成とすることもできる。そして、騒音が通過するダクト側に配置した第一輻射熱防止板４０ａは、基部を上流側に固定して下流側方向に突出し、その先端は騒音通過ダクト内に入らないようにしている。つまり、排気入口１ｃおよび排気出口１ｄの軸方向から見て、その面内に第一輻射熱防止板４０ａが重複しないように配置して、騒音や排気の流れが第一輻射熱防止板４０ａによってできるだけ抵抗とならないようにし、また、枝管９側に排気や熱風が取り入れられていようにしている。
【００２０】
また、第一輻射熱防止板４０ａよりも枝管９側に設ける第二輻射熱防止板４０ｂは、前記第一輻射熱防止板４０ａとは逆側の面から突出され、つまり、第一輻射熱防止板４０ａは排気入口１ｃ側から排気出口１ｄ側へ突出され、第二輻射熱防止板４０ｂは排気出口１ｄ側から排気入口１ｃ側に突出される。そして更に、第三輻射熱防止板４０ｃ、第四輻射熱防止板４０ｄ・・・と設ける場合には交互に配置されるのである。なお、この交互に配置する場合の輻射熱防止板と輻射熱防止板との間隔は、消音信号の波長に合わせられるものであり、消音信号を輻射熱防止板で止めないように、略一定間隔をおいて配置される。但し、輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・は図３における上下に交互に配置する構成とすることもできる。こうして音源通過ダクト１側からの輻射熱が輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・によって遮られてスピーカ３側に至らないようにしている。
【００２１】
そして、前記輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・は図２に示すように、音源通過ダクト１側、つまり、排気入口１ｃ及び排気出口１ｄの軸芯側に傾斜して配置され、冷却ファン７による冷却風が音源通過ダクト１側へ流れ易くしている。但し、輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・は分岐口１ｂの軸芯に対して略直角方向に配置してもよく、分岐管９側へ傾斜しない構成が望ましい。
【００２２】
また、前記輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・は図３に示すように、半円状に構成したフィンとしているが、図４に示すように、輻射熱防止板４０の代わりに多数の孔を開口したパンチングメタルで構成した輻射熱防止板４１とすることもできる。そして、この輻射熱防止板４１を複数配置する場合には、孔位置をズラせて配置し、直接輻射熱ができるだけ通り過ぎないようにする。また、輻射熱防止板４０はフィンやパンチングメタルの代わりにスリットを設けて前記同様に輻射熱防止板とすることもできる。つまり、フィンの形状は限定するものではなく、板片で構成することができる。そして、この輻射熱防止板４０・４１の面積は分岐口１ｂの断面積の約半分以下としており、消音信号は音源通過ダクト１側へ至るようにしている。
【００２３】
また、輻射熱防止板４０ａ・４０ｂ・４０ｃ・・・は分岐管１ａ内だけでなく、枝管９内に配置することも可能であり、該枝管９は図１に示すようにＬ字状に曲げて構成することも、図５に示すように、波長が短い場合には直管とすることもできる。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
【００２５】
請求項１に記載の如く、エンジン（２ａ）側に配置される音源通過ダクト（１）に第一音波センサ（４）と第二音波センサ（６）を設け、該音源通過ダクト（１）の第一音波センサ（４）と第二音波センサ（６）との間には、分岐管（１ａ）を配置し、該分岐管（１ａ）はＴ字型パイプに構成し、各端部の開口部を分岐口（１ｂ）と排気入口（１ｃ）と排気出口（１ｄ）に構成し、該分岐管（１ａ）の分岐口（１ｂ）の端部には枝管（９）を連通し、該枝管（９）の端部にスピーカ（３）を配置したアクティブ消音装置において、該分岐口（１ｂ）には半円状のフィンで構成した第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）を設け、該第一輻射熱防止板（４０ａ）は、該排気入口（１ｃ）側から排気出口（１ｄ）側へ突出して配置し、先端は音源通過ダクト（１）内に入らずに、前記排気入口（１ｃ）および排気出口（１ｄ）の軸方向から見て、面内に第一輻射熱防止板（４０ａ）が重複しないように配置し、該第二輻射熱防止板（４０ｂ）は、第一輻射熱防止板（４０ａ）よりも枝管（９）側に配置し、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）とは逆側の面である排気出口（１ｄ）側から排気入口（１ｃ）側へ突出し、該第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）は、該排気入口（１ｃ）の入口側と、排気出口（１ｄ）の出口側から交互に突出し、かつ、枝管（９）の方向に間隔をおいて配置し、該第一輻射熱防止板（４０ａ）の先端と、第二輻射熱防止板（４０ｂ）の先端との間隔は、消音信号の波長により決定し、該音源通過ダクト（１）側からの輻射熱を、該輻射熱防止板（４０ａ・４０ｂ）によって遮るように構成したので、ダクトからの輻射熱が消音信号出力手段側へ侵入し難くなり、消音信号出力手段を簡単な構成で安価な手段で保護できる。
さらに、前記輻射熱防止板を複数設けたので、輻射熱を段階的に大きく低下させることが可能となり、エンジンの仕様に合わせて、または、ダクトから伝わる温度に応じて輻射熱防止板の枚数を設定できる。
【００２６】
さらに、前記複数の輻射熱防止板を交互に配置したので、消音信号出力手段からの出力信号を低下させることがなく、また、直接輻射熱が消音信号出力手段に当たることがなく、温度を低下させることができる。
【００２７】
さらに、最も騒音通過側に配置した輻射熱防止板を下流側方向に突出したので、ダクト側から熱風が消音信号出力手段側へ入り難くなり、消音信号出力手段を冷却した冷却風はダクト側へ出易くなり、効率良く冷却できる。
【００２８】
請求項２の如く、請求項１記載のアクティブ消音装置において、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）又は第二輻射熱防止板（４０ｂ）の面積を、該分岐管（１ａ）の分岐口（１ｂ）の断面積の約半分以下としたので、消音信号出力手段側へ入る輻射熱を低下させることができるとともに、ダクト内へ送られる消音信号出力手段からの出力信号を低下させることがないのである。
【００２９】
請求項３に記載の如く、請求項１記載のアクティブ消音装置において、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）に加えて、更に、第三輻射熱防止板（４０ｃ）、第四輻射熱防止板（４０ｄ）を設ける時は、更に、上下に交互に配置するので、枝管内へ入ろうとする輻射熱を効率よく止めることができ、消音信号出力手段を熱から保護できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のアクティブ消音装置を示す概略構成図である。
【図２】 分岐管の断面図である。
【図３】 同じく正面図である。
【図４】 輻射熱防止板の他の実施例を示す正面図である。
【図５】 枝管を直管とした実施例の概略構成図である。
【符号の説明】
１ 音源通過ダクト
１ａ 分岐管
１ｂ 分岐口
２ エンジン発電機
３ スピーカ
４ 第一音波センサ
５ コントローラ
６ 第二音波センサ
４０ 輻射熱防止板

Claims (3)

1. エンジン（２ａ）側に配置される音源通過ダクト（１）に第一音波センサ（４）と第二音波センサ（６）を設け、該音源通過ダクト（１）の第一音波センサ（４）と第二音波センサ（６）との間には、分岐管（１ａ）を配置し、該分岐管（１ａ）はＴ字型パイプに構成し、各端部の開口部を分岐口（１ｂ）と排気入口（１ｃ）と排気出口（１ｄ）に構成し、該分岐管（１ａ）の分岐口（１ｂ）の端部には枝管（９）を連通し、該枝管（９）の端部にスピーカ（３）を配置したアクティブ消音装置において、該分岐口（１ｂ）には半円状のフィンで構成した第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）を設け、該第一輻射熱防止板（４０ａ）は、該排気入口（１ｃ）側から排気出口（１ｄ）側へ突出して配置し、先端は音源通過ダクト（１）内に入らずに、前記排気入口（１ｃ）および排気出口（１ｄ）の軸方向から見て、面内に第一輻射熱防止板（４０ａ）が重複しないように配置し、該第二輻射熱防止板（４０ｂ）は、第一輻射熱防止板（４０ａ）よりも枝管（９）側に配置し、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）とは逆側の面である排気出口（１ｄ）側から排気入口（１ｃ）側へ突出し、該第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）は、該排気入口（１ｃ）の入口側と、排気出口（１ｄ）の出口側から交互に突出し、かつ、枝管（９）の方向に間隔をおいて配置し、該第一輻射熱防止板（４０ａ）の先端と、第二輻射熱防止板（４０ｂ）の先端との間隔は、消音信号の波長により決定し、該音源通過ダクト（１）側からの輻射熱を、該輻射熱防止板（４０ａ・４０ｂ）によって遮るように構成したことを特徴とするアクティブ消音装置。
2. 請求項１記載のアクティブ消音装置において、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）又は第二輻射熱防止板（４０ｂ）の面積を、該分岐管（１ａ）の分岐口（１ｂ）の断面積の約半分以下としたことを特徴とするアクティブ消音装置。
3. 請求項１記載のアクティブ消音装置において、前記第一輻射熱防止板（４０ａ）と第二輻射熱防止板（４０ｂ）に加えて、更に、第三輻射熱防止板（４０ｃ）、第四輻射熱防止板（４０ｄ）を設ける時は、更に、上下に交互に配置することを特徴とするアクティブ消音装置。

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