JPH0981157A - ポンプ騒音消音装置 - Google Patents

ポンプ騒音消音装置

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Publication number
JPH0981157A
JPH0981157A JP7237261A JP23726195A JPH0981157A JP H0981157 A JPH0981157 A JP H0981157A JP 7237261 A JP7237261 A JP 7237261A JP 23726195 A JP23726195 A JP 23726195A JP H0981157 A JPH0981157 A JP H0981157A
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JP
Japan
Prior art keywords
pump
noise
control
enclosure
control circuit
Prior art date
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Pending
Application number
JP7237261A
Other languages
English (en)
Inventor
Wakio Yamada
和喜男 山田
Takuya Suefuji
卓也 末藤
Kenichi Yaoi
健一 矢追
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Panasonic Electric Works Co Ltd
Original Assignee
Matsushita Electric Works Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】屋外などに設置されたポンプ1のコイル電磁振
動などによる低周波数域の振動や、防音エンクロージャ
2の開口部を通過する騒音などを簡単な制御回路構成で
効果的に低減させる。 【解決手段】騒音を発生するポンプ1と、この周囲に設
置されるポンプエンクロージャ2と、エンクロージャ内
に設置された騒音検知手段3および制御音発生手段4
と、騒音検知手段からの信号をもとに制御音発生手段を
駆動する信号を生成する制御回路部5からなり閉ループ
制御系を構成するポンプ騒音消音装置において、制御対
象と制御回路特性を縦続接続した一巡伝達関数の位相特
性が制御対象周波数帯域において−n・π−π/2より
大きく、−n・π+π/2未満(n=2m+1、m=
1、2、…)となるような特性を制御回路部5に持たせ
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、屋外などに設置さ
れたポンプが発生する騒音に対し能動的に制御音を付加
することにより騒音を低減するポンプ騒音消音装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】ポンプが発生する騒音には、回転部の不
釣り合いによる振動、軸受けの振動、機械構造部分の共
振による振動、コイル電磁振動などによる機械的な振動
が原因で発生する騒音、および羽根車、キャビテーショ
ン、ウォーターハンマー、圧力脈動などによる流体が原
因となる騒音などがあるが、これらに対する材料的手
段、機械的振動特性の最適化設計などのポンプ自身に対
するパッシブ的な手段では騒音の低減に限界がある。ま
た、ポンプから放射される騒音を低減するためにポンプ
を取り囲む防音エンクロージャが使用される。しかし、
この場合においてもポンプの振動が直接に防音エンクロ
ージャを加振する固体伝播音の存在や、ポンプの熱的対
策や配管接合のためにエンクロージャに設けられる開口
部分からの騒音の放射、さらに、低周波数域で生じるエ
ンクロージャ内共鳴などにより十分な効果が得られない
のが現状である。
【0003】また、機器の放射騒音を低減する手段とし
て、図7又は図8に示すように、能動的消音装置を付加
することで低周波数域の騒音低減を達成する手段が有
る。図7の消音装置は、消音すべき領域の騒音を検知す
るセンサー3と、この騒音を打ち消すような音波を発生
させる制御音発生手段4と、センサー3による検知信号
に基づいて制御音発生手段4を駆動する信号を生成する
アナログ制御回路5から構成されるアナログ閉ループ制
御系である。また、図8の消音装置は、ディジタル演算
回路14を用いており、ポンプ1の騒音をセンサー3に
より検知し、増幅器11とローパスフィルタ12及びA
/D変換器13を介してディジタル演算回路14に入力
し、このディジタル演算回路14から出力される音源制
御信号をD/A変換器15とローパスフィルタ16及び
増幅器17を介して制御音発生手段4に供給して、騒音
を打ち消している。通常用いられて効果を得ているの
は、DSPなどを用いたディジタル演算回路で実現する
構成であり、この場合、高コストとなってしまう問題点
が存在する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の問題
点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ
は、屋外などに設置されたポンプが発生する騒音に対し
能動的に制御音を付加することにより騒音を低減するポ
ンプ騒音消音装置において、ポンプのコイル電磁振動な
どの低周波数域の振動や、防音エンクロージャ開口部を
通過する騒音などのポンプ放射騒音を効果的に低減させ
る装置を簡単な制御回路構成で実現することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明にあって
は、上記の課題を解決するために、図1に示すように、
騒音を発生するポンプ1と、このポンプの周囲に設置さ
れるポンプエンクロージャ2と、エンクロージャ内に設
置されポンプから放射される騒音を検出する騒音検知手
段3および騒音を消去する音波を発生する制御音発生手
段4と、騒音検知手段からの信号をもとに制御音発生手
段を駆動する信号を生成する制御回路部5からなり閉ル
ープ制御系を構成するポンプ騒音消音装置において、制
御対象と制御回路特性を縦続接続した一巡伝達関数の位
相特性が制御対象周波数帯域において−n・π−π/2
より大きく、−n・π+π/2未満(n=2m+1、m
=1、2、…)となるような特性を制御回路部5が有し
ていることを特徴とするものである。また、請求項2に
あっては、図2に示すように、上記制御音発生手段がポ
ンプエンクロージャ2の内壁上に設置され、エンクロー
ジャを振動させることで制御音を発生するアクチュエー
タ9であることを特徴とするものである。さらに、請求
項3にあっては、図3に示すように、上記制御音発生手
段がポンプケーシング上に設置され、ポンプケーシング
を振動させることで制御音を発生するアクチュエータ9
であることを特徴とするものである。
【0006】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図1により説明する。ポンプ1はエンクロージャ2
に取り囲まれており、エンクロージャに設けられる開口
部分を介して外部と配管接合されている。このポンプ1
は低周波数域において、コイル電磁騒音、圧力脈動に起
因する周期的な騒音を大きく発生し、ポンプ1の振動が
直接に防音エンクロージャ2を加振したり、ポンプ1の
熱的対策や配管接合のためにエンクロージャに設けられ
る開口部分からの騒音の放射、さらに、低周波数域で生
じるエンクロージャ内共鳴などにより騒音を空間に放射
する。この発明では、エンクロージャ内に設置された制
御音発生手段4により、同じくエンクロージャ内に設置
された騒音検知手段3に入力される騒音信号を小さくす
るように閉ループ制御系を構成することで、騒音の音波
を同振幅、逆位相の音波で打ち消すことにより放射騒音
パワーを低減させる。このとき、制御音発生手段4と、
騒音検知手段3が近接していないと制御系の位相遅延が
大きくなり、安定な閉ループ制御系を構成することが困
難になる。しかし、図7の従来例のように、制御音発生
手段4と騒音検知手段3が近接している場合には騒音検
知手段3の近傍のみの騒音が低減されるのみであってポ
ンプ1から放射される全放射パワーを低減することは困
難である。この点に鑑みて、本発明では、騒音制御対象
を低周波の周期性騒音に特定することで、制御系の一巡
伝達関数が制御対象周波数域において位相特性が−n・
π−π/2より大きく、−n・π+π/2未満(n=2
m+1、m=1、2、…)と設定され、制御対象帯域以
外では低ゲインとなるような制御回路特性を有してい
る。本発明の閉ループ制御系における一巡伝達関数のゲ
イン特性を図5に、位相特性を図6に示す。このような
特性を持たせることにより、本発明では、制御音発生手
段4と騒音検知手段3が離れていても安定に空間に放射
される周期性騒音パワーの低減が可能となる。図4に示
すように、制御対象10の伝達関数をC(s)、制御回
路部が有する伝達関数をH(s)とすれば、消音効果E
(s)/D(s)は、E(s)/D(s)=1/{1−
C(s)H(s)}で表される。
【0007】
【実施例】本発明の実施例1を図1に基づいて説明す
る。ポンプ1はベース上に設置され、防音エンクロージ
ャ2に取り囲まれている。このポンプ1は電磁作用に起
因する騒音を60Hz、120Hz、240Hzの各周
波数に、また、圧力脈動に起因する騒音を170Hzで
放射しており、それぞれの周期性騒音が大きいレベルと
なっている。制御用スピーカ4がベース上、ポンプ底部
に設置され、また、騒音検知マイクロホン3がエンクロ
ージャ内、ポンプ上部に設置されている。騒音検知マイ
クロホン3と制御用スピーカ4はポンプ中心軸上にあ
り、ポンプが放射する騒音音波波面とほぼ同一の波面を
生成し易い位置から制御音波が生成され、騒音検知マイ
クロホン3への入力信号が低減するように閉ループ制御
系が動作する。制御回路はアナログフィルタを構成して
おり、制御対象とする周波数領域において制御系一巡伝
達関数の位相特性が−5π±π/2の範囲となってお
り、また、内部安定性を満たしている。
【0008】本発明の実施例2を図2に基づいて説明す
る。この実施例では、制御用音源としてバイモルフ型圧
電アクチュエータ9がエンクロージャ2の内壁4箇所に
設置され、騒音検知マイクロホン3がエンクロージャ2
の内部のポンプ1の上部に設置されている。騒音検知マ
イクロホン3はポンプ1の中心軸上にあり、圧電アクチ
ュエータ9はエンクロージャ2の各面それぞれ中央部に
設置されている。このように、ポンプが放射する騒音音
波波面とほぼ同一の波面を生成できる位置から制御音波
が生成されており、騒音検知マイクロホン3への入力信
号が低減するように閉ループ制御系が動作する。制御回
路部5はマイクアンプ7とアナログフィルタ6及び駆動
アンプ8で図5及び6に示すような特性のアナログフィ
ルタを構成しており、制御対象とする周波数領域におい
て制御系一巡伝達関数の位相特性が−5π±π/2の範
囲となっており、また、内部安定性を満たしている。
【0009】本発明の実施例3を図3に基づいて説明す
る。この実施例では、制御用音源としてバイモルフ型圧
電アクチュエータ9がポンプ1のケーシングの4箇所に
設置され、騒音検知マイクロホン3がエンクロージャ2
の内部のポンプ1の上部に設置されている。騒音検知マ
イクロホン3はポンプ1の中心軸上にあり、圧電アクチ
ュエータ9はポンプ1のケーシングの表面に設置されて
いる。対象とする周波数でのポンプケーシングの振動モ
ードと同一の振動モードを形成し易い加振位置に圧電ア
クチュエータが設置されて、ポンプが放射する騒音音波
波面とほぼ同一の波面が生成されており、騒音検知マイ
クロホンへの入力信号が低減するように閉ループ制御系
が動作することにより、騒音の放射パワーが低減される
ものである。制御回路部5はマイクアンプ7とアナログ
フィルタ6及び駆動アンプ8で図5及び6に示すような
特性のアナログフィルタを構成しており、制御対象とす
る周波数領域において制御系一巡伝達関数の位相特性が
−5π±π/2の範囲となっており、また、内部安定性
を満たしている。
【0010】
【発明の効果】本発明によれば、騒音を発生するポンプ
と、このポンプの周囲に設置されるポンプ防音エンクロ
ージャと、防音エンクロージャ内に設置されポンプから
放射される騒音を検出する騒音検知手段と、騒音を消去
する音波を発生する制御音発生手段として防音エンクロ
ージャ内に設置した制御音源またはエンクロージャ面上
に設置したアクチュエータまたはポンプケーシング上に
設置したアクチュエータと、騒音検知手段からの信号を
もとに制御音発生手段を駆動する信号を生成する制御回
路部とを有し、これらからなる閉ループ制御系を構成し
ており、制御対象と制御回路特性を縦続接続した一巡伝
達関数の位相特性が制御対象周波数帯域において−n・
π−π/2より大きく、−n・π+π/2未満(n=2
m+1、m=1、2、…)となるような特性を制御回路
部が有しているポンプ騒音消去装置としているので、従
来の材料的手段では低減することが困難であった低周波
騒音の放射パワー低減に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1の概略構成図である。
【図2】本発明の実施例2の概略構成図である。
【図3】本発明の実施例3の概略構成図である。
【図4】本発明の閉ループ制御系の概略構成を示すブロ
ック図である。
【図5】本発明の閉ループ制御系における一巡伝達関数
のゲイン特性の一例を示す図である。
【図6】本発明の閉ループ制御系における一巡伝達関数
の位相特性の一例を示す図である。
【図7】アナログ閉ループ制御系の従来例の概略構成図
である。
【図8】ディジタル回路により実現される従来例の概略
構成図である。
【符号の説明】
1 ポンプ 2 エンクロージャ 3 騒音検知手段 4 制御音発生手段 5 制御回路部 6 アナログフィルタ 7 マイクアンプ 8 駆動アンプ 9 圧電アクチュエータ 10 制御対象

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 騒音を発生するポンプと、このポンプ
    の周囲に設置されるポンプ防音エンクロージャと、防音
    エンクロージャ内に設置されポンプから放射される騒音
    を検出する騒音検知手段および騒音を消去する音波を発
    生する制御音発生手段と、騒音検知手段からの信号をも
    とに制御音発生手段を駆動する信号を生成する制御回路
    部からなり閉ループ制御系を構成するポンプ騒音消音装
    置において、制御対象と制御回路特性を縦続接続した一
    巡伝達関数の位相特性が制御対象周波数帯域において−
    n・π−π/2より大きく、−n・π+π/2未満(n
    =2m+1、m=1、2、…)となるような特性を制御
    回路部が有していることを特徴とするポンプ騒音消去装
    置。
  2. 【請求項2】 上記制御音発生手段がポンプエンクロ
    ージャ内壁上に設置され、エンクロージャを振動させる
    ことで制御音を発生する手段であることを特徴とする請
    求項1記載のポンプ騒音消音装置。
  3. 【請求項3】 上記制御音発生手段がポンプケーシン
    グ上に設置され、ポンプケーシングを振動させることで
    制御音を発生する手段であることを特徴とする請求項1
    記載のポンプ騒音消音装置。
JP7237261A 1995-09-14 1995-09-14 ポンプ騒音消音装置 Pending JPH0981157A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011043586A (ja) * 2009-08-19 2011-03-03 Nippon Sharyo Seizo Kaisha Ltd 消音ユニットおよび消音ユニット設置方法
JP2012118135A (ja) * 2010-11-29 2012-06-21 Kurashiki Kako Co Ltd アクティブ防音装置及びアクティブ防音方法
CN110056495A (zh) * 2018-12-25 2019-07-26 浙江零跑科技有限公司 新能源车电动真空泵用主动降噪装置

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JP2012118135A (ja) * 2010-11-29 2012-06-21 Kurashiki Kako Co Ltd アクティブ防音装置及びアクティブ防音方法
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