JPH07133012A - ボウルフィーダの騒音防止装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 交流電源周波数の騒音に関係のない騒音にお
いても、効率良くボウルフィーダの騒音防止を行なうこ
と。 【構成】 ボウルフィーダ１のボウル２の振動を検出
し、その機械的振動を電気的振動に変換する加速度セン
サ４と、前記振動検出手段で検出した電気的信号から騒
音のピーク値に対応する周波数成分を選択するバンドパ
スフィルタ５と、前記ボウル２の開口面に対向し、か
つ、騒音のピーク値に対応する周波数成分の波長の約６
分の１以内の距離位置に配設したスピーカ８とを具備す
る。特に、好ましくは、騒音源のボウル２とスピーカ８
の間隔を５０〜２０cmまでの範囲に設定するものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はボウルフィーダの騒音防
止装置に関するもので、特に、ボウルフィーダから発生
する騒音を逆位相の音で打消すボウルフィーダの騒音防
止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来からあるこの種のボウルフィーダの
騒音防止装置としては、特開平４−１０１９１８号公報
に掲載の技術がある。前記公報に掲載の技術は、ボウル
を備えた可動台を固定台上に弾性支持すると共に、前記
可動台及び固定台間に交流電源により駆動される振動発
生手段を設けたボウルフィーダにおいて、前記ボウルに
設けられたスピーカと、前記交流電源出力の周波数成分
信号を位相反転した信号を基に前記スピーカを駆動する
スピーカ駆動手段と、前記固定台からボウルにかけての
外周部の少なくとも一部に設けられた遮音カバーとを具
備するものであるから、ボウル面の音響はスピーカから
の音で相殺され、ボウル下面からの音の吹出しはボウル
フィーダ本体の固定台からボウルにかけての円筒状外周
部を内面に吸音材を張付けた遮音カバーで遮音されるの
で、外部への振動音は大幅に低減できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、ボウル面
の音響はスピーカからの音で相殺し、ボウル下面からの
音の吹出しはボウルフィーダ本体の固定台からボウルに
かけての円筒状外周部を内面に吸音材を張付けた遮音カ
バーで遮音するものであるから、ボウルフィーダ本体の
固定台は堅牢なものが必要となり、それだけ装置が高価
となる。また、ボウル面の音響の周波数特性とボウル下
面からの音響の周波数特性が異なると、スピーカからの
音響のみで高効率で騒音を低下させることができない。
そして、上記公報に掲載の技術はボウルとスピーカとが
機械的に接続されているから、正常な動作を行なうと、
ボウルの振動をスピーカによって打消し、そのボウルフ
ィーダ自体の出力が低下することが予測される。更に、
上記公報に掲載の技術は交流電源周波数と騒音のピーク
値に対応する周波数が一致しないものでは効果が期待で
きないものである。

【０００４】そこで、本発明は、交流電源周波数の騒音
に関係のない騒音においても、効率良くボウルフィーダ
の騒音防止を行なうボウルフィーダの騒音防止装置の提
供を課題とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明にかかるボウル
フィーダの騒音防止装置は、ボウルフィーダのボウルの
振動を検出し、その機械的振動を電気的振動に変換する
振動検出手段で検出した電気的信号から騒音の周波数成
分を選択し、前記ボウルの開口面に対向して配設したス
ピーカを、騒音のピーク値に対応する周波数成分の波長
の約６分の１以下の距離だけ離れた位置としたものであ
る。

【０００６】

【作用】この発明においては、振動検出手段でボウルフ
ィーダのボウルの振動を検出し、その機械的振動を電気
的振動に変換し、その電気的信号から騒音のピーク値に
対応する周波数成分を周波数弁別手段で選択する。周波
数弁別手段で選択した騒音のピーク値に対応する周波数
成分の波長の約６分の１以内の距離に、前記ボウルの開
口面からスピーカの距離を設定する。これによって、ボ
ウルの振動をスピーカによって相殺し、しかも、スピー
カから発生する音が逆に騒音となることが防止できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒
音防止装置を示す全体構成図である。

【０００８】図１において、公知のように、ボウルフィ
ーダ１はボウル２とそのボウル２を取付けた固定台３で
構成される。ボウル２の中心下部には本実施例の振動検
出手段としての加速度センサ４が取付けられており、加
速度センサ４は図示しない交流電気エネルギーを機械的
振動エネルギーに変換する加振機によって振動するボウ
ル２の機械的振動を、電気的振動として検出するもので
ある。加速度センサ４の出力はバンドパスフィルタ５に
入力され、ここで、各周波数成分毎の出力を検出し、そ
の各周波数成分毎の出力を出力計９で測定する。通常、
商用電源が６０Hzのとき、ボウルフィーダ１はボウル２
を２倍の振動数、即ち、１２０Hzで振動させるから、そ
の２倍の騒音が発生し、更に、その整数倍の騒音周波数
が重畳する。バンドパスフィルタ５で検出した各周波数
成分の位相を逆位相とすべく遅延回路６で所定時間の遅
延を行なう。そして、遅延回路６の出力は増幅回路７で
所定の増幅率に設定してスピーカ８に出力し、このスピ
ーカ８はその上下を任意に設定できる枠体１０に取付け
られ、ボウル２と対向する位置で所定距離Ｌ0 離し、し
かも、ボウル２の中心と同一軸（図１のＸ−Ｘ線）位置
に中心を有する。なお、図中、バンドパスフィルタ５及
び遅延回路６、増幅回路７は、各周波数成分毎に設定で
きるように構成されている。

【０００９】次に、スピーカ８とボウル２との音波の関
係を詳述する。図２はボウルフィーダ１のボウル２とス
ピーカ８を音源とする場合の音波の伝搬状態を説明する
音の広がりの概念的説明図である。また、図３は水面に
おける１つの波の干渉を説明する概念的説明図である。

【００１０】ボウルフィーダ１とスピーカ８から発生さ
れる音は、図２に示すように音源の正面では平面波であ
り、その周辺では球面波となっているものと推測され
る。この音の広がりを正確に求めることは困難であり、
またその解析も難しい。そこで、ボウルフィーダ１とス
ピーカ８から発生される音が点源からの球面波であると
想定し、その消音効果を簡単に解析する。したがって、
空間的な消音は２つの音源を含む任意の平面において考
えれば十分であり、これを水面上を同心円状に広がる波
の干渉として扱うことができる（図２参照）。

【００１１】一般に、同心円状に広がる波の変位ｙは、
時刻ｔにおいて発生源から距離ｒ離れた点で次のように
現わされる。

【数１】

【００１２】ここで、Ａは振幅、Ｔは周期、λは波長、
αは位相差である。図３において、音源の点Ｘ1 から発
生された音波をｙ1 、音源の点Ｘ2 から発生された音波
をｙ2 とする。前記音波ｙ1 を消波するために音波ｙ2
が音波ｙ1に対して逆位相であるとするとき、任意の点
Ｐにおける音波ｙ1 と音波ｙ2 の位相差θは、

【数２】 となる。

【００１３】ここで、音源の点Ｘ1 から点Ｘ2 の距離を
Ｌ0 とすれば、Ｌ0 ＝０のとき、点Ｐの位置に関係なく
位相差θはθ＝πとなり波は消える。Ｌ0 ≧λ／２のと
き、θ＝０を満たす点Ｐでは振幅が最大の振幅２Ａとな
り、θ＝πを満たす点Ｐでは０となる。Ｌ0 ≦λ／２の
とき、θ＝πを満たす点Ｐでは振幅が０となる。しか
し、θ＝０を満たす点Ｐは存在せず最大振幅は振幅２Ａ
より小さいものとなる。距離Ｌ0 が０に近づくにつれ最
大振幅は減少し、振幅Ａよりも小さくなる。即ち、音源
の点Ｘ1 と点Ｘ2 を騒音源のボウル２とスピーカ８に置
き換えれば、騒音源とスピーカ８の位置関係により、空
間的な騒音が低減できることになる。

【００１４】次に、音源の点Ｘ1 から点Ｘ2 の距離Ｌ0
をどの程度近づけると、干渉波の振幅が振幅Ａより小さ
くなるかを求める。音源の点Ｘ1 から点Ｐまでの距離を
ｒ1 、音源の点Ｘ2 から点Ｐまでの距離をｒ2 とすれ
ば、点Ｐにおける波の変位ｙp は次式で表される。

【数３】

【００１５】波の変位ｙp が振幅Ａよりも小さくなる条
件は、 −Ａ≦２Ａｃｏｓ（θ／２）≦Ａ ・・・・・・ （４） となる。ｒ1 −ｒ2 ＝Ｌ1 とすれば、（４）式を満たす
距離Ｌ1 は、（４）式に（２）式を代入して、 −λ／６≦Ｌ1 ≦λ／６ ・・・・・・ （５） となる。距離Ｌ1 の最大値は距離Ｌ0 に等しいので、変
位ｙp の振幅が振幅Ａより小さくなる距離Ｌ0 の条件
は、 −λ／６≦Ｌ0 ≦λ／６ ・・・・・・ （６） となる。空間的に広がる球面波についても同じ条件を用
いることができるから、騒音源のボウル２とスピーカ８
の間隔、即ち、前記距離Ｌ0 は消音対象としている周波
数の波長λの１／６以内にしなければならない。

【００１６】以下に、具体的な各周波数における理想的
な騒音源とスピーカとの間隔を示すと、次の表の如くな
る。

【表１】

【００１７】上記解析結果からすると、３６０Hzまで消
音するには騒音源のボウル２とスピーカ８の間隔が１６
cmとなっている。しかし、発明者等が実際に測定してみ
ると騒音源のボウル２とスピーカ８の間隔が３０cmまで
可能であり、消音可能な周波数が３６０Hzまでであっ
た。３６０Hz以外の周波数についても、前記表の騒音源
とスピーカ８との距離の限界値は、約２倍の距離まで許
容範囲であることが確認された。この差は、解析を簡単
にするために音が完全な球面波であると想定したために
でてきた誤差と考えられる。したがって、現実には騒音
源のボウル２とスピーカ８の間隔の限界値は理論値より
も大きいと考えられる。前記（２）式及び（３）式から
も空間的騒音レベルのムラの大きさは、波長λの増加と
距離Ｌ0 の減少にともない小さくなることがわかる。即
ち、実験結果からも判断されるように、低周波数ほど或
いは騒音源とスピーカ８の間隔が近接しているほど、空
間的な騒音低減が図られることになる。

【００１８】発明者等の実験によれば、同一スピーカ８
を対向させて、１２０Hz、３６０Hz、６００Hz、８４０
Hzの周波数で距離とその消音量との関係を示すと、図４
のようになる。図４は同一スピーカを対向させて周波数
毎の距離とその消音量との関係を示す特性図である。図
４に示すように、特別に共振関係がない限り、両者間の
距離が離れると消音量が低下することがわかる。また、
周波数が低い場合には、両者間の距離が短いときその消
音量が大きいことがわかる。

【００１９】図５は本発明の一実施例のボウルフィーダ
の騒音防止装置のボウルフィーダで発生した騒音のスペ
クトル、図６は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒
音防止装置のボウルで発生した振動のスペクトル、図７
は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒音防止装置で
消音後の騒音スペクトルである。ここで、騒音レベルの
ピーク値は１２０Hzであるから、その波長は２．８３m
となる。ここで、２．８３／６＝０．４７m が騒音源の
ボウル２とスピーカ８の間隔となる。この４７cmの間隔
にボウル２とスピーカ８の間隔を設定し、ボウルフィー
ダ１からは図５のスペクトルの騒音が発生した。このと
きの騒音を振動検出手段としての加速度センサ４がボウ
ル２の振動として検出し、図６の振動スペクトルが得ら
れた。各周波数成分により若干の違いがあるがほぼ各周
波数成分による大きさが近似している。加速度センサ４
が検出した各周波数成分は、その位相を遅延回路６で各
周波数成分毎の逆位相とし、その出力は増幅回路７で所
定の増幅率に設定してスピーカ８に出力する。この結
果、図７の特性を得た。図７から判断されるように、１
２０Hz、２４０Hz、４８０Hz、６００Hz、７２０Hz、８
４０Hzの周波数の騒音が大きく低下し、３６０Hzの周波
数の騒音が少し低下していることがわかる。

【００２０】ここで、前述した発明者等の実験により、
３６０Hzまで消音するには騒音源のボウル２とスピーカ
８の間隔が３０cmまで可能であること、及び、ボウル２
に材料を供給する作業性等を考慮すると、騒音源のボウ
ル２とスピーカ８の間隔が２０cmまで可能であることが
経験的に確認された。そこで、騒音源のボウル２とスピ
ーカ８の間隔は、５０〜２０cmまでの間隔に設定するこ
とが消音特性及び作業性に好適である。

【００２１】このように、本実施例のボウルフィーダの
騒音防止装置は、ボウルフィーダ１のボウル２の振動を
検出し、その機械的振動を電気的振動に変換する加速度
センサ４からなる振動検出手段と、前記振動検出手段で
検出した電気的信号から騒音のピーク値に対応する周波
数成分を選択するバンドパスフィルタ５からなる周波数
弁別手段と、前記ボウル２の開口面に対向し、かつ、騒
音のピーク値に対応する周波数成分の波長の約６分の１
以内の距離位置に配設したスピーカ８とを具備する。ま
た、好ましくは、騒音源のボウル２とスピーカ８の間隔
を５０〜２０cmまでの範囲に設定するものである。

【００２２】したがって、加速度センサ４からなる振動
検出手段でボウルフィーダ１のボウル２の振動を検出
し、その機械的振動を電気的振動に変換し、その電気的
信号から騒音のピーク値に対応する周波数成分をローパ
スフィルタ５からなる周波数弁別手段で選択し、その選
択した騒音のピーク値に対応する周波数成分の波長の約
６分の１以内の距離に、前記ボウル２の開口面からスピ
ーカ８の距離を設定したものであるから、これによっ
て、ボウル２の振動をスピーカ８によって相殺し、しか
も、スピーカ８から発生する音が逆に騒音となることが
防止できる。特に、騒音源のボウル２とスピーカ８の間
隔は、５０〜２０cmまでの間隔に設定することが消音特
性及び作業性に好適である。

【００２３】ところで、上記実施例の振動検出手段は、
ボウル２の振動を検出し、その機械的振動を電気的振動
に変換する加速度センサ４からなるものであるが、本発
明を実施する場合には、ボウル２の振動を検出し、その
機械的振動を電気的振動に変換するものであればよい。
また、上記実施例の周波数弁別手段は、振動検出手段で
検出した電気的信号から騒音のピーク値に対応する周波
数成分を選択するローパスフィルタ５からなるものであ
るが、本発明を実施する場合には、振動検出手段で検出
した電気的信号から騒音のピーク値に対応する周波数成
分を選別できるものであればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上のように、この発明のボールフィー
ダの騒音防止装置は、振動検出手段でボウルフィーダの
ボウルの振動を検出し、その機械的振動を電気的振動に
変換し、その電気的信号から騒音のピーク値に対応する
周波数成分を周波数弁別手段で選択する。周波数弁別手
段で選択した騒音のピーク値に対応する周波数成分の波
長の約６分の１以内の距離に、前記ボウルの開口面から
スピーカの距離を設定する。これによって、ボウルの振
動をスピーカによって相殺し、しかも、スピーカから発
生する音が逆に騒音となることが防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒
音防止装置を示す全体構成図である。

【図２】図２はボウルフィーダのボウルとスピーカを音
源とする場合の音波の伝搬状態を説明する音の広がりの
概念的説明図である。

【図３】図３は水面における１つの波の干渉を説明する
概念的説明図である。

【図４】図４は同一スピーカを対向させて周波数毎の距
離とその消音量との関係を示す特性図である。

【図５】図５は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒
音防止装置のボウルフィーダで発生した騒音のスペクト
ルである。

【図６】図６は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒
音防止装置のボウルで発生した振動のスペクトルであ
る。

【図７】図７は本発明の一実施例のボウルフィーダの騒
音防止装置で消音後の騒音スペクトルである。

【符号の説明】

１ ボウルフィーダ ２ ボウル ３ 固定台 ４ 加速度センサ ５ バンドパスフィルタ ６ 遅延回路 ８ スピーカ １０ 枠体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 伸彦 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 栗本 清治 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ボウルフィーダのボウルの振動を検出
   し、その機械的振動を電気的振動に変換する振動検出手
   段と、 前記振動検出手段で検出した電気的信号から騒音のピー
   ク値に対応する周波数成分を選択する周波数弁別手段
   と、 前記ボウルの開口面に対向し、かつ、騒音のピーク値に
   対応する周波数成分の波長の約６分の１以内の距離位置
   に配設したスピーカとを具備することを特徴とするボウ
   ルフィーダの騒音防止装置。