JPH09195791A

JPH09195791A - 包囲型エンジンの騒音低減装置

Info

Publication number: JPH09195791A
Application number: JP8003688A
Authority: JP
Inventors: Kozo Nishikawa; 幸三西川; Hiroaki Itou; 浩晴伊藤; Takashi Sagi; 孝志鷺
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1997-07-29

Abstract

(57)【要約】【課題】非周期的で不規則な包囲型エンジンの騒音を
安価に低減する。【解決手段】防音ケースによって囲まれたエンジン発
電機にアクティブノイズコントロール（ＡＮＣ）による
騒音低減を行う場合において、ＡＮＣ信号処理のサンプ
リング周波数よりも高い周波数で参照騒音信号、残留騒
音信号のアナログ／デジタル変換を行った後、デジメー
ト処理を行う参照信号オーバサンプリング処理部５１，
残留信号オーバサンプリング処理部５２と、スピーカ４
７の駆動信号をインターポレション処理を行った後、Ａ
ＮＣ信号処理のサンプリング周波数よりも高い周波数で
デジタル／アナログ変換を行う出力側オーバサンプリン
グ処理部５３とを付加した。このように構成することに
より、入出力アナログフィルタによる伝搬遅延を削減あ
るいは軽減でき、消音性能を高めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は防音ケースなどの包
囲体によって囲まれたエンジンの騒音を低減する包囲型
エンジンの騒音低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、エンジン、排気ダクトの騒音
を低減する技術として吸音材、制振動材を設けるという
受動的な方法が提案されている。これに対し、近年、騒
音に対して同振幅、逆位相の相殺音を放射して、音波の
干渉効果により騒音を低減する能動的騒音制御（アクテ
ィブノイズコントロール、以下、ＡＮＣと称する）が実
用化され、各方面で盛んに研究されている。ＡＮＣによ
れば、吸音材では低減しにくい１００Ｈｚ付近〜５００
Ｈｚ付近の低周波の騒音においても低減効果を有するの
で、車室のこもり音、空調ダクト騒音などを低減するこ
とに使用されている（特公表平２−５０３２１９号、特
開平３−２０４３５４号公報など）。

【０００３】図８は上記ＡＮＣの一例として、空調ダク
ト騒音を低減するダクト消音装置の概略ブロック図であ
る。同図において、空調ダクト１０１は左側から右側に
向かって空気が流れるように構成され、その空気の流れ
にしたがって騒音も空調ダクト１０１を伝搬する。空調
ダクト１０１には上流側マイク１０２（参照騒音マイ
ク）と、排気口１０３近くに下流側マイク１０４（残留
騒音マイク）が設けられ、両マイク１０２，１０４の間
に相殺音を発生するスピーカ１０５が設けられている。

【０００４】このダクト消音装置では、上流側マイク１
０２で検出される参照音が相殺音と干渉して、２次音
（残留音）となり、下流側マイク１０４から検出された
誤差信号により２次音が最小となるようにＡＮＣ制御部
１０６のフィルタ係数を逐次更新することにより、スピ
ーカ１０５から放射される相殺音を変化させ、騒音を低
減する。このようなＡＮＣ制御においては、参照騒音マ
イク、残留騒音マイクから得られるアナログ騒音信号を
Ａ／Ｄ変換し、ＡＮＣ制御部１０６により、所定の評価
基準に基づいて（例えば、残留騒音のエネルギーの２乗
値が最も小さくなるようにフィルタ係数を更新していく
ＬＭＳアルゴリスムに基づいて）ＡＮＣ制御部１０６内
の適応フィルタ演算を行い、スピーカ１０５を駆動する
デジタル信号を生成した後、Ｄ／Ａ変換してスピーカを
駆動する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、包囲型
エンジン発電機のような包囲型エンジンにＡＮＣを適用
して、騒音低減を図る場合においては、下記のような課
題が生じる。 (1)包囲型エンジンの騒音は図９に示すようにクランク
シャフトや冷却ファンシャフト等の回転数に起因する基
本周波数およびその高調波、ファンの風切り音、包囲体
の振動などで構成され、複雑なスペクトルを有してい
る。したがって周期的な騒音を低減する場合と違って騒
音低減レベルを高くするには、参照騒音マイク、残留騒
音マイク、スピーカの入出力アナログフィルタの電気的
な処理遅延を最小減に抑える必要がある。周期的な騒音
と異なり不規則な騒音であると、十分な相殺音を発生さ
せるために高次のフィルタ段数が必要となり、入出力ア
ナログフィルタの電気的処理遅延により、適応フィルタ
のフィルタ係数演算の速度が実際の騒音の変化に追従で
きなくなり、結果的に十分な騒音低減ができないことに
なってしまうのである。

【０００６】具体的に図８の装置で説明すれば、参照騒
音マイク、残留騒音マイクからのアナログ信号をデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、生成されたスピーカ
のデジタル駆動信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変
換器が必要になるが、Ａ／Ｄ変換器の入力信号を帯域制
限するためのアンチエリアシングフィルタ、Ｄ／Ａ変換
器からの出力信号を補間するためのスムージングフィル
タはアナログフィルタで構成され、高精度なＡ／Ｄ変
換、Ｄ／Ａ変換を行う場合、高次（例えば、８次）のア
クティブフィルタが必要になり、そのような高次のアク
ティブフィルタは遅延時間が大きく、ＡＮＣのフィルタ
演算時間上無視できないことになる。また、低減すべき
騒音が低周波数領域になるほど、アナログフィルタに使
用しなければならないコンデンサ、抵抗の値が大きくな
り要求される性能を満足するアナログフィルタの実現が
難しくなる。さらにそのようなアナログフィルタはフィ
ルタ特性が温度により影響を受けやすいので、包囲型エ
ンジンのように始動時と運転時における包囲体内部が温
度差が激しい装置に適用する場合は、ＡＮＣ制御が不安
定になりやすい問題がある。

【０００７】(2)包囲型エンジンは包囲体内部を冷却す
るために冷却風を起こすことが必須であり、エンジンの
振動とは別に冷却風による影響も考慮しなければならな
い。つまり、冷却風の流れが良好であり、かつＡＮＣシ
ステムを適用する場合に十分な消音効果を奏することが
できるエンジン配置構成、ダクト構成とすることが必要
である。 (3)包囲型エンジンで特に気になる低周波域のこもり音
（約１００Ｈｚ〜約５００Ｈｚ）を高いＳ／Ｎで検出で
きるように工夫することが必要である。

【０００８】

【発明の目的】本発明は上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、上記のように騒音低減が難しい包囲型エン
ジンにおいても、十分な騒音低減の向上を図れる包囲型
エンジンの騒音低減装置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】請求項１の包囲型エンジ
ンの騒音低減装置は、包囲体内にエンジンを収容し、包
囲体の所定箇所に少なくとも吸気口と排気口を設け、吸
気口から外気を取り入れて排気口から排気する包囲型エ
ンジンの騒音を低減するために、少なくとも排気口に連
通する排気側ダクトが包囲体周囲に形成され、排気口に
近い騒音を検出する参照騒音検出マイクと、排気側ダク
トのダクト口に近い騒音を検出する残留騒音検出マイク
と、排気側ダクト内に配設された相殺音発生手段と、参
照騒音信号および残留騒音信号に基づいてダクト口にお
ける騒音を打ち消す相殺音を発生させるように相殺音発
生手段を駆動するＡＮＣ制御手段とを備え、排気側ダク
トは、排気口を上側から覆うように下側に排風口のある
袋状の導風板と、排気口のある包囲体の壁面に導風板を
収容するように設けられた上壁に開口のある長方体椀状
の排風ダクトケースと、上壁で排風ダクトケースと区画
され開口と連通するとともに水平方向に延びる水平ダク
トとから構成され、排気口から出た冷却風が導風板で囲
まれた排気導風室、導風板と排風ダクトケースで形成さ
れる排気側上昇風路、水平ダクト内の水平風路を経てダ
クト口から排出されるように構成され、ＡＮＣ制御手段
の信号処理のサンプリング周波数よりも高い周波数で参
照騒音信号、残留騒音信号のアナログ／デジタル変換を
行った後、デジメート処理を行う入力側オーバサンプリ
ング処理手段と、ＡＮＣ制御手段から出力される相殺音
発生手段の駆動信号をインタポレーション処理を行った
後、ＡＮＣ制御手段の信号処理のサンプリング周波数よ
りも高い周波数でデジタル／アナログ変換を行う出力側
オーバサンプリング手段とを有していることを特徴とす
る。

【００１０】請求項２の包囲型エンジンの騒音低減装置
は、排気側ダクト内の排気側上昇風路の延在方向と平行
に棒状支持部材を固設し、棒状支持部材の排気口側に参
照騒音マイクを取り付け、棒状支持部材のダクト口側に
残留騒音マイクを取り付け、排気側上昇風路の所定位置
に相殺音発生手段を配設している。請求項３の包囲型エ
ンジンの騒音低減装置は、排気側上昇風路に臨む導風板
の下端域に参照騒音マイクを固定し、水平ダクトのダク
ト口近くに残留騒音マイクを固定し、排風ダクトケース
の上壁所定位置に相殺音発生手段を設けたことを特徴と
する。

【００１１】

【作用】請求項１の包囲型エンジンの騒音低減装置にお
いては、包囲体内の騒音は参照騒音検出マイクにより検
出され、相殺音発生手段からの相殺音との干渉により低
減された残留騒音が残留騒音マイクにより検出される。
そして、参照騒音マイクからの参照騒音信号、残留騒音
検出マイクからの残留騒音信号がそれぞれ対応する入力
側オーバサンプリング処理手段により、ＡＮＣ制御手段
の信号処理のサンプリング周波数よりも高い周波数（例
えば、従来のサンプリング周波数ｆｓの２倍（２ｆ
ｓ）、４倍（４ｆｓ）…、ｎ倍（ｎｆｓ））でオーバサ
ンプリングが行われる。

【００１２】高速にオーバサンプリングされた騒音信号
データは、入力側オーバサンプリング処理手段のデジメ
ート処理部により間引かれ（例えば、１／２、１／４、
…、１／ｎ）、ＡＮＣ制御手段の適応フィルタの入力デ
ータとされる。所定のＡＮＣアルゴリズムによりその適
応フィルタの係数が演算され、残留騒音マイクの音圧が
最も小さくなるように、相殺音発生手段のデジタル駆動
信号が生成される。そして、ＡＮＣ制御手段から出力さ
れる相殺音発生手段のデジタル駆動信号を出力側オーバ
サンプリング手段のインターポレーション処理部により
不足データを付加して、ＡＮＣ制御手段の信号処理のサ
ンプリング周波数よりも高い周波数でデジタル／アナロ
グ変換を行って、相殺音発生手段から相殺音を発生させ
る。

【００１３】このＡＮＣ制御処理において、入力側、出
力側のオーバサンプリング手段を有しているので、Ａ／
Ｄ変換部、Ｄ／Ａ変換部の構成を簡単化（低次フィルタ
化、例えば一次フィルタ化）でき、入出力アナログフィ
ルタ（アンチエリアシングフィルタ、スムージングフィ
ルタ）による伝搬遅延を削減あるいは軽減でき、アナロ
グ部での遅延の問題を解決することができる。また、構
成素子数が削減できてコスト低減と信頼性を向上させる
ことができる。さらに、排気ダクトを上記構成とするこ
とにより、排気口を出た冷却風は導風板を迂回して排風
口のある下側から放出され、排気側上昇風路を経て水平
風路のダクト口から放出されることになる。ここで冷却
風は導風板を迂回するので、排風ダクトケース内におい
て下側から上側へ上昇する排気側上昇風路を形成するこ
とになるので、熱せられた冷却風が滞ることなく良好に
外部へ放出できることになる。また、排風ダクトケース
の上下長さ分だけ消音域ダクトを取れることになるの
で、低周波域の音を相殺できる空間を確保することがで
きる。

【００１４】請求項２の包囲型エンジンの騒音低減装置
であれば、棒状支持部材に排気側ダクト内のダクト内風
路の延在方向と平行に棒状支持部材を固設し、棒状支持
部材の排気口側に参照騒音検出マイクを固定し、棒状支
持部材のダクト口側に残留騒音検出マイクを固定するこ
とにより、排気側ダクトに伝わる振動の特性が参照騒音
検出マイク、残留騒音検出マイクにおいて同じになるの
で、参照騒音検出マイク、残留騒音検出マイクとの間の
音の相関性を高めることができる。また、ダクト内風路
の位置によって冷却風の強さ、方向が異なることがある
が、ダクト内風路の延在方向と平行に棒状支持部材を固
設することにより、ダクト内風路を流れる冷却風の方向
と平行に棒状支持部材が配設されることになるので、冷
却風の影響が参照騒音検出マイク、残留騒音検出マイク
においてほぼ同じになり、参照騒音検出マイク、残留騒
音検出マイクとの間の音の相関性を高めることができ
る。

【００１５】請求項３の包囲型エンジンの騒音低減装置
であれば、詳細な理由は不明であるが、排気側ダクト構
成、相殺音発生手段、参照騒音検出マイク、および残留
騒音検出マイクの配置を請求項３に記載の通りにするこ
とにより、参照騒音検出マイクと残留騒音検出マイクと
のコヒーレンスを向上させることができるとともに、Ａ
ＮＣによる騒音低減レベルを向上できる。

【００１６】

【発明の効果】上記作用において説明したように、請求
項１の発明によれば以下の特有の効果を奏する。（イ）排気ダクトにおいて、温度が高いことにより軽く
なった冷却風は排気側上昇風路内を自然に上昇してダク
ト口から外部へ放出できるとともに、排風ダクトケース
の上下長さ分の消音域ダクトとすることができ、低周波
域の音を相殺できる空間を確保することができる。（ロ）入力側、出力側のオーバサンプリング手段を有し
ているので、入出力アナログフィルタ（アンチエリアシ
ングフィルタ、スムージングフィルタ）による伝搬遅延
を削減あるいは軽減でき、アナログ部での遅延の問題を
解決でき、包囲型エンジンの騒音のように周期的でない
不規則な騒音に対しても、良好な低減性能を達成するこ
とができる。

【００１７】（ハ）アンチエリアシングフィルタ、スム
ージングフィルタなどのアナログ部での温度変化による
伝達関数の変動を小さくでき、温度変化の激しいところ
で包囲型エンジンを使用する場合でも、良好な騒音低減
性能を達成することができる。（ニ）アナログ部の回路が簡単化できるので、構成素子
数が削減でき、結果としてコスト低減になり信頼性能が
向上する。請求項２の発明によれば、参照騒音検出マイ
ク、残留騒音検出マイクとの間の音の相関性を高めるこ
とができ、騒音低減システムの騒音低減の向上を図れる
という特有の効果を奏する。請求項３の発明によれば、
全体の騒音のレベルが低減できるとともに、参照騒音検
出マイクと残留騒音検出マイクとのコヒーレンスを向上
させることができ、騒音低減量を増やすことができると
いう特有の効果を奏する。

【００１８】

【発明の実施の形態】次に本発明に適用できるＡＮＣコ
ントローラの構成の一例について説明する。図１はこの
包囲型エンジンの騒音低減装置のＡＮＣシステムの概略
ブロック図である。このＡＮＣシステムは大別すれば、
後述する排気側ダクトの排気側上昇風路の上流側に設け
られる参照騒音マイク４６と、排気側上昇風路の下流側
に設けられる残留騒音マイク４８と、排気側上昇風路の
所定位置に設けられる排気側スピーカ４７と、参照騒音
マイク４６からのアナログ参照信号をデジタル信号とす
るとともにデジメート処理を行う参照信号オーバサンプ
リング処理部５１と、残留騒音マイク４８からのアナロ
グ残留信号をデジタル信号とするとともにデジメート処
理を行う残留信号オーバサンプリング処理部５２と、参
照信号オーバサンプリング処理部５１からのデジタル参
照信号と残留信号オーバサンプリング処理部５２からの
デジタル残留信号に基づいて、所定のＡＮＣアルゴリズ
ムにより残留騒音マイク４８位置での残留騒音を最小に
するようなデジタル信号のスピーカ駆動信号を出力する
ＡＮＣコントローラ２５と、出力されたスピーカ駆動信
号をアナログ信号とするとともにインターポレーション
処理を行う出力側オーバサンプリング処理部５３とを有
している。

【００１９】参照信号オーバサンプリング処理部５１
は、アンチエリアシングフィルタ５７（以下、ＡＡＦと
称する）、通常のサンプリング周波数のＭ倍のサンプリ
ング周波数でＡ／Ｄ変換を行うＡ／Ｄ変換部５８と、サ
ンプリング周期がＴでカットオフ周波数がπ／ＭＴ［ｒ
ａｄ］であるデジタルローパスフィルタ（ＬＰＦ５９）
と、周期Ｔでアナログ参照信号をサンプリングした信号
系列の系列をＭサンプル毎に１個ずつ周期的に取り出す
間引き部６０を含んでいる。ＬＰＦ５９と間引き部６０
とで参照信号デジメート部６１を構成する。残留信号オ
ーバサンプリング処理部５２も、参照信号オーバサンプ
リング処理部と同様に、ＡＡＦ６２と、通常のサンプリ
ング周波数のＭ倍のサンプリング周波数でＡ／Ｄ変換を
行うＡ／Ｄ変換部６３と、サンプリング周期がＴでカッ
トオフ周波数がπ／ＭＴ［ｒａｄ］であるデジタルＬＰ
Ｆ６４と、周期Ｔでアナログ参照信号をサンプリングし
た信号系列の系列をＭサンプル毎に１個ずつ周期的に取
り出す間引き部６５を含んでいる。ＬＰＦ６４と間引き
部６５とで残留信号デジメート部６６を構成する。

【００２０】出力側オーバサンプリング処理部５３はス
ピーカ駆動信号のサンプリング周波数をＭ倍（一般形で
はＬ，但しＬは自然数）に増加させる０補間部９５と、
サンプリング周期がＴでカットオフ周波数がπ／Ｔ［ｒ
ａｄ］であり、利得がＭであるデジタルＬＰＦ９６と、
Ｍ倍のサンプリング周波数でＤ／Ａ変換を行うＤ／Ａ変
換部９７と、ＳＭＦ９８とを含んで構成されている。な
お、０補間部９５とＬＰＦ９６とでインターポレータ部
９９を構成する。ＡＮＣコントローラ２５は、図１に示
すように大別すると、加算器１１７、補償用デジタルフ
ィルタ１１８、補償用デジタルフィルタ１１９、適応テ
ジタルフィルタ１２０、ＬＭＳ制御部１２１とから構成
されている。なお、参照信号オーバサンプリング処理部
５１の参照信号デジメート部６１、残留信号オーバサン
プリング処理部の残留信号デジメート部６６、出力側オ
ーバサンプリング処理部５３のインタポレータ部９９、
およびＡＮＣコントローラ２５は同一のデジタルシグナ
ルプロセッサ（ＤＳＰ）上においてソフトウエアで構成
する形態が採用される。

【００２１】図１にＡＮＣコントローラ２５内において
は、参照信号オーバサンプリング処理部５１からの参照
信号は加算器１１７に加えられる。加算器１１７には補
償用デジタルフィルタ１１８からの出力信号も加えられ
ており、加算器１１７はこれらの入力信号を加算し、そ
の加算した参照騒音信号Ｘｎを補償用デジタルフィルタ
１１９および適応デジタルフィルタ１２０に出力する。
また、適応デジタルフィルタ１２０の出力信号Ｙｎが排
気側スピーカ４７のデジタル駆動信号となる。一方、残
留信号オーバサンプリング処理部５２からの残留信号
は、ＬＭＳ制御部１２１に入力される。

【００２２】なお、補償用デジタルフィルタ１１８は排
気側スピーカ４７と参照騒音マイク４６間の電気音響特
性＜Ｂ＞を補償するフィルタであり、補償用デジタルフ
ィルタ１１９は排気側スピーカ４７と残留騒音マイク４
８間の電気音響特性＜Ｃ＞を補償するフィルタである。
ＬＭＳ制御部１２１は、排気側スピーカ４７から出され
た相殺音が包囲型エンジンの騒音を低減するように、上
記参照入力信号Ｘｎと参照信号オーバサンプリング処理
部からの残留騒音信号ｅｎとに基づいて残留騒音信号ｅ
ｎが最小となるように適応デジタルフィルタ１２０のフ
ィルタ係数を更新する。残留騒音信号ｅｎが最小となる
ように、適応デジタルフィルタ１２０のフィルタ係数を
最適値にする方法としては、例えば、Ｂ．Ｗｉｄｒｏｗ
らが提案した「Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ｘＬＭＳアルゴリズ
ム」が周知である。

【００２３】このアルゴリズムでは下記式により適応
デジタルフィルタ１２０のフィルタ係数を再帰的に更新
する。Ｗ_n+1 ＝Ｗ_n ＋２μｅ_n・Ｘ …… 但し、Ｗｎ：適応デジタルフィルタ係数（Ｗ［０］，Ｗ
［１］，…，Ｗ［Ｌ−１］）Ｘｎ：参照騒音信号（Ｘ［ｎ］，Ｘ［ｎ−１］，…，Ｘ
［ｎ−Ｌ］）ｅｎ：残留騒音信号ｎ：離散時間 μ：収束係数Ｌ：フィルタ次数である。

【００２４】上記構成のＡＮＣシステムにおける作用
を、図２を参照しつつ、オーバサンプリング処理を主に
して説明する。図２（ａ）（ｂ）は入力側オーバサンプ
リング処理を説明するための図、図２（ｃ）（ｄ）
（ｅ）は出力側オーバサンプリング処理を説明するため
の図である。まず、参照騒音マイク４６からアナログの
参照騒音信号が得られ、参照信号オーバサンプリング処
理部５１に入力され、ＡＡＦ５７により帯域制限され
る。このＡＡＦ５７は後述するオーバサンプリング処理
により、簡単な一次フィルタとすることができ電気的な
処理遅延を最小限に抑えることができる。ＡＡＦ５７に
より帯域制限されたアナログ参照信号は、Ａ／Ｄ変換部
５８により通常のサンプリング周波数の例えば２倍のサ
ンプリング周波数によりＡ／Ｄ変換される。図２（ａ）
は通常の周期Ｔの１／２の周期Ｔ’＝Ｔ／２でアナログ
参照信号ｘ（ｔ）をサンプリングした状態を時間領域で
示す図であり、これを間引き部６０により図２（ｂ）に
示すように周期Ｔに相当するように間引く。ここで、予
め上記特性のＬＰＦ５９を通すのは間引き部６０によ
り、サンプリング周波数を１／２に降下させることによ
るエリアシングの発生を防止するためである。

【００２５】この参照信号オーバサンプリング処理部５
１を経た離散参照信号Ｘｎと、同様にして得られた残留
信号オーバサンプリング処理部５２を経た離散残留信号
ｅｎとに基づいてＡＮＣコントローラ２５が上記ＡＮＣ
アルゴリズムによりスピーカ駆動信号Ｙｎを生成する。
図２（ｃ）に示すスピーカ駆動信号Ｙ（nＴ’）は、出
力側オーバサンプリング処理部５３の０補間部９５で図
２（ｄ）（ｅ）に示すようにサンプリング周波数を２倍
とされ、ＬＰＦ９６を通した後、Ｄ／Ａ変換部９７によ
り複号化される。そしてＳＭＦ９８により補間処理して
スピーカ４７駆動用のアナログ信号ｙ（ｔ）とする。こ
のようにＡＮＣ制御においてオーバサンプリングの手法
を用いることで、Ａ／Ｄ変換部、Ｄ／Ａ変換部における
ゼロ次ホールド特性による振幅劣化（アパーチャ効
果）、入出力アナログフィルタによる群遅延歪の発生を
抑制することができ、電気的処理遅延の発生によってＡ
ＮＣ制御の処理が実際の騒音の変化についていけないと
いう問題、および温度変化に伴うフィルタ特性の変化な
どの問題を解決することができる。

【００２６】さらに、オーバサンプリングの効果により
Ａ／Ｄ変換の分解能が等価的に１ｂｉｔ向上させること
ができる。図３は上記ＡＮＣシステムが適用される包囲
型エンジンの具体的構成を示す図であり、図３（Ａ）は
包囲型エンジン発電機の騒音低減装置の構成を示す概略
縦断面図、図３（Ｂ）は吸風ダクトケースを取り外した
状態の左側面図、図３（Ｃ）は排風ダクトケースを取り
外した状態の右側面図、図３（Ｄ）は図３（Ａ）のＤ−
Ｄ線方向横断面図である。

【００２７】また、図４（Ａ）は排風ダクトケース内に
おける参照騒音マイクと残留騒音マイクの配置の仕方を
説明するための斜視図、図４（Ｂ）はその要部拡大図で
ある。この包囲型エンジン発電機は、図３に示すように
直方体形状の６つの防音壁で構成された防音ケース２の
図中右側にディーゼルエンジン３を配設するとともに、
図中左側にエンジン発電機４を配設してある。また、右
側防音壁２ｂの略中央位置に排出口１０を開口し、左側
防音壁２ｃの下部位置に吸気口２１を開口している。ま
た、防音ケース２の内壁、後述する排風ダクトケース７
１、水平ダクト７５の内壁には一面に１ｋＨｚ以上の高
周波音が外部に漏れることを防止する消音材が張り付け
られている。このような消音材としてはグラスウールな
どの軽量かつ安価な公知の消音材が使用される。

【００２８】ラジエータ６は防音ケース２内で排出口１
０に臨ませて配設されており、ラジエータ６にはファン
ベルトによりクランク軸と連動駆動される吸い出し型の
ラジエータファン２０が取り付けられている。エンジン
３の上方には吸気管に連通するエアクリーナ２４と、排
気管に連通するマフラ４２を設け、排気ガス放出管７７
を介して外部排気管７８に連通されている。また、右側
防音壁２ｂの排出口１０を上側から覆うように排風口７
２を備えた袋状の導風板７３を取り付けている。導風板
７３は上壁が所定半径の曲面部７３ａとしたものを採用
している。導風板７３の上側には２個の排気側スピーカ
４７，４７を並んで設けている。防音ケース右壁２ｂに
は上壁７１ａに所定大きさの開口７４を有する略長方形
椀状の排風ダクトケース７１が取り付けられ、その開口
７４を覆うように水平ダクト７５が排風ダクトケース上
壁７１ａに水平方向に取り付けられている。排風ダクト
ケースの下壁７１ｃと右壁７１ｂをつなぐ角部、水平ダ
クト７５の上壁７５ａと右壁７５ｂをつなぐ角部はそれ
ぞれ滑らかな所定半径の曲面部７１ｄ，７５ｃとなって
いる。水平ダクト７５のダクト出口３５には異物混入防
止用の金網７６が張設されている。

【００２９】排風ダクトケース７１を防音ケース右壁２
ｂに取り付けることにより、導風板７３内の排気導風室
７９の排風口７２から放出された騒音は導風板７３と排
風ダクトケース右壁７１ｂとで構成される排気側上昇風
路８１、開口７４、水平ダクト７５内の水平風路８２を
経て、金網７６が張設されたダクト出口３５から外部に
放出されることになる。水平ダクト７５は排気側上昇風
路８１の延存方向Ｓに対して垂直でない曲面部７５ｄを
有している。また、排気側上昇風路８１内には、排風ダ
クトケース下壁７１ｃから上壁７１ａに至る横断面Ｌ字
形の棒状のマイク支持部材８３が鉛直方向に固定されて
いる。マイク支持部材８３は図４（Ａ）に示すように下
側から参照騒音マイク４６、残留騒音マイク４８の順に
取り付けられ、各マイク４６，４８はマイク支持部材８
３に衝撃吸収材８４を介してしっかりと固定されてい
る。衝撃吸収材８４としては各種防振スポンジが例示で
きる。参照騒音マイク４６の配設位置は導風板７３の右
壁最下端位置より少し上側の位置になっており、この位
置ではスピーカ４７から発生された相殺音は導風板７３
の曲面部７３ａにより遮蔽され直接に入らないようにな
っている。

【００３０】マイク支持部材８３の下端は排風タクトケ
ース下壁７１ｃに植設され、マイク支持部材８３の上端
は支持板８５を介して排風ダクトケース上壁７１ａに固
定されている。マイク支持部材８３の配設位置は図３
（Ｄ）において示すように、排気側上昇風路８１におい
て左右対称形となる中央位置に設けられている。ＡＮＣ
騒音低減装置は、上記参照騒音マイク４６と、排気側ス
ピーカ４７と、開口７４の下側位置に設けられた残留騒
音マイク４８と、ＡＮＣコントローラ（図示せず）とか
ら構成されている。なお、ＡＮＣコントローラの詳細構
成については図１において説明した通りである。

【００３１】また、エンジン３と発電機４は防音ケース
２の底壁２ｄの所定箇所に配設された防振ゴム５５を介
して防音ケース２内に収容されているので、エンジン３
および発電機４の振動が防音ケース２に伝わることが軽
減されている。さらに、防音ケース２内左上部の吸気口
２１を塞がない位置には燃料タンク２２が配設され、防
音ケース上壁２ａに設けられた燃料注ぎ口５６から燃料
を供給できるようになっている。

【００３２】上記構成のエンジン発電機の騒音低減装置
の作用について説明する。エンジン発電機のエンジン３
が運転され、発電が開始されると、エンジンのクランク
軸に連動するラジエータファン２０が駆動する。ラジエ
ータファン２０の駆動によりダクト入口４１から吸入さ
れた外気は、吸風ダクトケース６７内の吸気側上昇風路
６１、吸気導風室５０を経て、防音ケース２内に導か
れ、発電機４およびエンジン３を冷却した後、排風ダク
トケース７１内の排気導風室７９、排気側上昇風路８１
を流れ、開口７４、水平ダクト７５の水平風路８２を経
てダクト出口３５から排風される（図中矢印Ｈ参照）。

【００３３】エンジン３の運転が始まると、ＡＮＣコン
トローラは参照騒音マイク４６により、排気側上昇風路
８１下部の参照騒音を検出し、その参照騒音信号と残留
騒音マイク４８の残留騒音信号に基づいて、ダクト出口
３５の騒音が最小になるように、スピーカ４７を駆動し
て相殺音を発生させる。このＡＮＣ動作においてこの実
施形態では、変形しにくいＬ字形鋼を使用して、２つの
マイク４６，４８を支持しているので個々のマイク４
６，４８が独立して振動することがなくなり、参照騒音
マイク４６と残留騒音マイク４８間の音の相関係数を向
上させることができる。さらに、衝撃吸収材８４を介し
てマイク支持部材８３に固定しているので、エンジンの
振動、排気風によって生じるマイク支持部材８３の振動
が参照騒音マイク４６、残留騒音マイク４８に直接的に
伝わることを抑制でき、２つのマイク間の音の相関性を
向上させることができる。

【００３４】また、マイク支持部材８３は排気風が流れ
る排気側上昇風路８１の方向Ｓに沿って配設されるとと
もに、排気側上昇風路８１において左右対称形となる位
置に設けられているので、排気風に乗って流れる騒音特
性を全領域において偏りなく検出することができ、結果
として騒音低減性能を向上させることができる。また、
水平ダクト７５を設けることにより、排風ダクトケース
７１の開口７４からそのまま、残留騒音が外部に放出さ
れる形態よりも騒音のレベルを低減することができる。
これは、水平ダクト７５が、排気側上昇風路８１の延在
方向Ｓと約９０゜の角度をもって接続し、水平ダクト７
５の角部が所定半径の曲面部７５ｃとなっていることに
より、排気側上昇風路８１において定常波が発生するの
を防止できることによる。また、曲面部７５ｃとするこ
とによりスピーカ４７により低減された騒音が水平ダク
ト７５の上壁７５ａに衝突して再び排気側上昇風路８１
に戻ってくる成分を少なくできる利点もある。

【００３５】この水平ダクト７５の構成は必ずしも所定
半径の曲面部７５ｃだけに限定されるものではなく、排
気側上昇風路８１の延在方向Ｓに対して傾斜した角度を
有する壁面を備えたダクトであれば、定常波の発生を抑
制できる。なお、その壁面の傾斜角度は定常波の発生抑
制効果と、傾斜した壁面に衝突して排気側上昇風路８１
に帰ってくる騒音成分量との兼ね合いによって適宜設定
すればよい。最も単純な構成としては、排気側上昇風路
８１の延在方向Ｓに対する傾斜角度θが４５゜である面
を持つ構成が例示できる。傾斜角度θは４５゜に限定さ
れるものではなく、傾斜角度θを３０゜〜５０゜の範囲
に広がる水平ダクト７５を設けてもよい。なお、この明
細書において水平ダクト７５とは上壁７１ａとダクトの
軸線方向が一致するダクトに限定されるものではなく、
若干上下に傾いたダクトであっても略水平方向に延びる
構成であり、ダクト口３５における騒音を低減できるも
のであれば含まれる。また、水平ダクト７５の延在方向
はダクト口３５は防音ケース右壁２ｂ側に延びるものに
限られず、マイク支持部材８３を挟んで防音ケース右壁
２ｂ側と反対側に延びるものであってもよい。

【００３６】図５（Ａ）は参照騒音マイク４６、残留騒
音マイク４８の詳細構成を示す縦断面図、図５（Ｂ）は
図５（Ａ）のＢ−Ｂ線横断面図である。この包囲型エン
ジンの低減装置に使用されるマイク９４は、プラスチッ
ク製、あるいは金属製の長方体形状の外部ケース８７
と、外部ケース８７の内側に内装された防振ゴムのよう
な制振材１０８と、制振材１０８の内側に収容された硬
質スポンジ等の衝撃吸収材８８と、周囲を７００Ｈｚ以
上の高周波の騒音を吸収する吸音材１０７で覆ったマイ
クユニット８９とから構成されている。

【００３７】外部ケース８７は長方体椀状の収容ケース
９０と収容ケースの蓋とから構成され、収容ケースの後
壁にはマイクユニット８９のマイクコード９２が挿通す
る切欠部９３が設けられている。収容ケース９０の前壁
９０ａおよび側壁９０ｂは所定肉厚（１ｍｍ程度）とさ
れ、これらの壁９０ａ，９０ｂには音波導入口を一切設
けてはいない。マイクユニット８９は、収容ケース９０
の前壁９０ａおよびマイクユニット８９を収容する位置
より前方の外部ケース側壁９０ｂを透過した音を検出す
るようになっている。

【００３８】衝撃吸収材８８の厚さは蓋装着時に、側面
から圧接する弾性力を受けるように設定され、その弾性
力によりマイクユニット８９を所定位置に保持するよう
にしている。この包囲型エンジン発電機のＡＮＣによる
騒音の低減は前述したように吸音材で低減できない５０
０Ｈｚ以下の低周波域の音（腹に響くようなこもり音）
を対象としている。したがって、従来の一般のマイクロ
ホンのように５００Ｈｚ以下の低周波の音から数ｋＨｚ
以上の高周波の音までを検出する必要がない。

【００３９】この実施形態のマイクによれば、プラスチ
ック面、あるいは金属面を透過することにより、１ｋＨ
ｚ以上の音はプラッチックに吸収され、１ｋＨｚ以下の
音だけをマイクユニットにより検出することができる。
また、従来の音波導入口がある防振型マイクロホンであ
ると排風ダクトケース７１内を流れる強い冷却ファン風
の乱気流によって騒音検出上の悪影響、例えば、音波導
入口があることによる振動発生や共鳴音の発生、汚染物
質の付着等の問題が発生するが、本実施形態のマイク９
４であれば、その問題を解決することができ、信号のＳ
／Ｎを向上させることができる。このようにマイク９４
の乱気流対策、マイクの振動対策を行い、マイク支持部
材の配設位置を上記第４実施形態で説明した適切な配置
位置とすることにより、参照騒音マイク４６と残留騒音
マイク４８との音の相関性を高めることができる。

【００４０】図６（Ａ）は本実施形態の乱気流対策を施
したマイク９４を使用し、マイク支持部材８３を排気側
上昇風路８１の延在方向と平行かつ左右対称形に配設し
た場合における２つのマイク４６，４８の相関係数を縦
軸に、横軸に周波数を取って示した図、図６（Ｂ）は通
常の音波導入口のあるマイクを使用し、マイク支持部材
８３を排気側上昇風路８１の延在方向と斜め方向に傾け
て配設した場合における２つのマイク４６，４８の相関
係数と周波数の関係を示した図である。本実施形態に対
応する図６（Ａ）では低減の対象となる５００Ｈｚ以下
の騒音に対して相関係数が約１．０に近い良好な値とな
っているのに対し、図６（Ｂ）に示す従来の構成ではＡ
ＮＣ制御を行っても実際には音をほとんど低減できない
約０．５程度の悪い値となっている。なお、実機を用い
た実験では、内壁に内装される吸音材とＡＮＣ制御を組
み合わせた本実施形態の構成により、排気口１０側の騒
音を対策がない場合の騒音レベルである８５ｄＢから対
策後は７５ｄＢまでに低減できることを確認した。

【００４１】

【実施形態２】図７はこの発明の第２実施形態を示す図
であり、図７（Ａ）は包囲型エンジン発電機の騒音低減
装置の構成を示す概略縦断面図、図７（Ｂ）は図４
（Ａ）相当図である。この第２実施形態が第１実施形態
と異なる点は、以下の通りである。まず、第１は排風ダ
クトケース７１内にマイク支持部材８３を設けず、参照
騒音マイク４６を導風板７３の下端部に設けるととも
に、残留騒音マイク４８を水平ダクト７５のダクト出口
３５の外部上端部に設けた点である。残留騒音マイク４
８を外部上端部に設ける場合に図７（Ｂ）に示すように
マイク面が水平ダクト７５の延在方向に対して平行とな
るとともに、水平ダクト７５の延長線から突出しないよ
うに設定している。この構成により、ダクト出口３５か
ら排出される冷却風を直撃しないようにすることがで
き、残留騒音マイク４８の振動を防止して良好な騒音検
出ができる。

【００４２】第２に排気側スピーカ４７の配設位置を排
風ダクトケース７１の上壁７１ａ上に設定し、スピーカ
４７のスピーカ面を曲面部７５ｃの方向に向けた点であ
る。図７に示すように残留騒音マイク４８をダクト出口
３５より外側に配設した構成では、この導風板７３の上
位置にスピーカ４７を配設した構成（図５参照）より
も、上壁７１ａ上にスピーカ４７設けた方が、ＡＮＣの
騒音低減性能が高まることを確認している。また、参照
騒音マイク４６と残留騒音マイク４８が配設されている
排風ダクトケース７１、水平ダクト７５の奥行方向の長
さＬは一致しており、共に左右対称形となる位置に配設
されている。この構成は両マイク４６，４８の音のコヒ
ーレンスを高めるためには必要である。この第６実施形
態によれば、上記図３に示す第１実施形態のようにマイ
ク支持部材８３を設けずとも、実験では同様に、排気口
１０側の騒音レベルを８５ｄＢから７５ｄＢまでに低減
できることを確認した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る包囲型エンジンの騒音低減装置の
ＡＮＣシステムを示す概略ブロック図である。

【図２】図２（ａ）〜（ｅ）はそれぞれ本実施形態にお
けるオーバサンプリング処理を説明するための図であ
る。

【図３】本発明に係る包囲型エンジンの騒音低減装置の
一実施形態としての包囲型エンジン発電機の騒音低減装
置の構成を示す図であり、図３（Ａ）は包囲型エンジン
発電機の騒音低減装置の構成を示す概略縦断面図、図３
（Ｂ）は吸風ダクトケースを取り外した状態の左側面
図、図３（Ｃ）は排風ダクトケースを取り外した状態の
右側面図、図３（Ｄ）は図３（Ａ）のＤ−Ｄ線方向横断
面図である。

【図４】図４（Ａ）は排風ダクトケース内における参照
騒音マイクと残留騒音マイクの配置の仕方を説明するた
めの斜視図、図４（Ｂ）はその要部拡大図である。

【図５】図５（Ａ）は参照騒音マイク、残留騒音マイク
の詳細構成を示す縦断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）の
Ｂ−Ｂ線横断面図である。

【図６】図６（Ａ）は第１実施形態における相関係数と
周波数の関係を示した図、図６（Ｂ）は比較例の相関係
数と周波数の関係を示した図である。

【図７】図７はこの発明の第２実施形態を示す図であ
り、図７（Ａ）は包囲型エンジン発電機の騒音低減装置
の構成を示す概略縦断面図、図７（Ｂ）は排風ダクトケ
ースと水平ダクトの構成を説明するための要部拡大図で
ある。

【図８】従来のダクト騒音消音装置の構成を示す図であ
る。

【図９】包囲型エンジンの騒音スペクトル特性の一例を
示す図である。

【符号の説明】２…防音ケース、３…エンジン、１０…排気口、２１…
吸気口、２５…ＡＮＣコントローラ、３５…ダクト出
口、４６…排気側参照騒音マイク、４７…排気側スピー
カ、４８…排気側残留騒音マイク、５１…参照信号オー
バサンプリング処理部、５２…残留信号オーバサンプリ
ング処理部、５３…出力側オーバサンプリング処理部、
７１…排風ダクトケース、７１ａ…上壁、７３…導風
板、７４…開口、７５…水平ダクト、７９…排気導風
室、８１…排気側上昇風路、８２…水平風路、８３…マ
イク支持部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｇ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】包囲体（２）内にエンジン（３）を収容
し、包囲体（２）の所定箇所に少なくとも吸気口（２
１）と排気口（１０）を設け、吸気口（２１）から外気
を取り入れて排気口（１０）から排気する包囲型エンジ
ンの騒音を低減するために、少なくとも排気口（１０）
に連通する排気側ダクト（７１，７５）が包囲体（２）
周囲に形成され、排気口（１０）に近い騒音を検出する
参照騒音検出マイク（４６）と、排気側ダクト（７１，
７５）のダクト口（３５）に近い騒音を検出する残留騒
音検出マイク（４８）と、排気側ダクト（７１，７５）
内に配設された相殺音発生手段（４７）と、参照騒音信
号および残留騒音信号に基づいてダクト口（３５）にお
ける騒音を打ち消す相殺音を発生させるように相殺音発
生手段（４７）を駆動するＡＮＣ制御手段（２５）とを
備え、排気側ダクト（７１，７５）は、排気口（１０）を上側
から覆うように下側に排風口（７２）のある袋状の導風
板（７３）と、排気口（１０）のある包囲体（２）の壁
面（２ｂ）に導風板（７３）を収容するように設けられ
た上壁（７１ａ）に開口（７４）のある長方体椀状の排
風ダクトケース（７１）と、上壁（７１ａ）で排風ダク
トケース（７１）と区画され開口（７４）と連通すると
ともに水平方向に延びる水平ダクト（７５）とから構成
され、排気口（１０）から出た冷却風が導風板（７３）
で囲まれた排気導風室（７９）、導風板（７３）と排風
ダクトケース（７１）で形成される排気側上昇風路（８
１）、水平ダクト（７５）内の水平風路（８２）を経て
ダクト口（３５）から排出されるように構成され、ＡＮＣ制御手段（２５）の信号処理のサンプリング周波
数よりも高い周波数で参照騒音信号、残留騒音信号のア
ナログ／デジタル変換を行った後、デジメート処理を行
う入力側オーバサンプリング処理手段（５１）（５２）
と、ＡＮＣ制御手段（２５）から出力される相殺音発生
手段（４７）の駆動信号をインターポレーション処理を
行った後、ＡＮＣ制御手段（２５）の信号処理のサンプ
リング周波数よりも高い周波数でデジタル／アナログ変
換を行う出力側オーバサンプリング手段（５３）とを有
していることを特徴とする包囲型エンジンの騒音低減装
置。
【請求項２】排気側ダクト（７１，７５）内の排気側
上昇風路（８１）の延在方向と平行に棒状支持部材（８
３）を固設し、棒状支持部材（８３）の排気口（１０）
側に参照騒音マイク（４６）を取り付け、棒状支持部材
（８３）のダクト口（３５）側に残留騒音マイク（４
８）を取り付け、排気側上昇風路（８１）の所定位置に
相殺音発生手段（４７）を配設した請求項１に記載の包
囲型エンジンの騒音低減装置。
【請求項３】排気側上昇風路（８１）に臨む導風板
（７３）の下端域に参照騒音マイク（４６）を固定し、
水平ダクト（７５）のダクト口（３５）近くに残留騒音
マイク（４８）を固定し、排風ダクトケース（７１）の
上壁（７１ａ）所定位置に相殺音発生手段（４７）を設
けたことを特徴とする請求項１に記載の包囲型エンジン
の騒音低減装置。