JPH10143169A

JPH10143169A - 消音装置

Info

Publication number: JPH10143169A
Application number: JP8318665A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 弘之近藤
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1996-11-14
Filing date: 1996-11-14
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】内周壁面が円筒形状である大口径の排気管に
おいても高周波域まで優れた消音効果を安定して得るこ
とができる消音装置を提供すること。【解決手段】排気管１６の開口中央部に円筒状部材１
７を配設し、これら排気管１６と円筒状部材１７との間
に形成される環状の空間を複数の仕切板１８により、そ
の最大断面寸法Ｌが消音すべき最高周波数の騒音波長の
１／２以下の大きさとなるように等分に分割する。この
分割した空間２４、２４、・・・を騒音源から伝播する
騒音音波の排気路とし、ここで騒音音波を一次元化し、
各排気路２４、２４、・・・に設けたスピーカ４及び消
音偏差検出器６により、独立して消音制御を行わせる。
これにより、大口径の円筒排気管においても高周波域ま
で優れた消音効果を安定して得ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブ・ノイ
ズ・コントロール（ＡＮＣ）技術を用いた消音装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ＡＮＣで消音効果を得るには、対象とす
る音場が一次元音場でなければならない。この条件は、
音道の断面寸法が波長の１／２以下の寸法であるとき満
たされる。すなわち、音道の断面寸法を小さくするほ
ど、高周波域まで消音帯域を拡大することができる。反
面、大口径の排気管においては、排気管の内径寸法が大
きいために、そのままでは消音帯域がたいへん狭くなる
という問題がある。

【０００３】この問題を解決するための従来技術とし
て、例えば特開平５−３３３８８２号公報や特開平５−
３３３８７７号公報などがある。これらでは、排気管内
に適切な仕切りを入れ、排気管内の空間を複数に分割す
ることが行われている。すなわち、排気管の内部空間を
細かく仕切って音場を高周波数領域まで一次元化するこ
とにより、消音帯域を高周波側へ拡大することができる
としている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
従来技術はいずれも、断面角形すなわち内周壁面が長方
形状あるいは正方形状の排気管に対して適用されてお
り、エンジンや発電機の排気管に広く用いられる大型円
筒排気管、すなわち内周壁面が円筒形状である大口径の
排気管に対して管内の音場を一次元化することについて
は何ら開示されておらず、大型円筒排気管にそのまま従
来技術を適用した場合、消音帯域がたいへん狭くなると
いう問題がある。

【０００５】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、内周
壁面が円筒形状である大口径の排気管においても高周波
域まで優れた消音効果を安定して得ることができる消音
装置を提供することを課題とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、消音偏差
検出器と騒音源（例えば図１及び図２に示す第１実施例
における参照符号８に相当する。以下、同様。）の騒音
を検出する騒音検出器（７）との出力を受け、排気管
（２）内を流れる騒音と大きさが等しく、かつ逆位相の
音波を前記排気管（２）内に向けて音波発生器から発生
させるための消音信号を形成する消音信号発生装置を備
えた消音装置において、前記排気管（２）の内周壁面
（分岐管３の一部を含む）は円筒形状であり、該排気管
（２）の内部空間をその最大断面寸法（Ｌ）が消音すべ
き最高周波数の騒音波長の１／２以下となるように複数
の排気路（１３ａ、１３ｂ）に分割し、該複数の排気路
（１３ａ、１３ｂ）にそれぞれ前記音波発生器（４ａ、
４ｂ）及び前記消音偏差検出器（６ａ、６ｂ）を設けた
ことを特徴とする消音装置（１）、によって解決され
る。

【０００７】内周壁面が円筒形状である排気管（２）の
内部空間を、その最大断面寸法（Ｌ）が消音すべき最高
周波数の騒音波長の１／２以下となるように複数の排気
路（１３ａ、１３ｂ）に分割することにより、これら複
数の排気路（１３ａ、１３ｂ）を伝播する騒音を一次元
化し、これら複数の排気路（１３ａ、１３ｂ）にそれぞ
れ設けられた音波発生器（４ａ、４ｂ）及び消音偏差検
出器（６ａ、６ｂ）により各排気路（１３ａ、１３ｂ）
において独立して消音制御を行う。これにより、内周壁
面が円筒形状である大口径の排気管（２）であっても、
高周波域まで優れた消音効果を安定して得ることができ
る。

【０００８】すなわち本願発明の第１実施例は、請求項
２のように、上記複数の排気路は（１３ａ、１３ｂ）、
上記排気管（２）から分岐した内周壁面が円筒形状であ
る複数の細管（３ａ、３ｂ）の内部空間であるとして構
成された消音装置（１）であるが、この細管（３ａ、３
ｂ）は勿論、２本だけに限られない。

【０００９】更に好ましくは、例えば図３及び図４に示
す第２実施例の消音装置（１５）のように、上記複数の
排気路（２４、２４、・・・）は、上記排気管（１６）
と、該排気管（１６）の中心部に同心的に配設され内部
空間（１９）を有する円筒状部材（１７）とにより形成
される環状空間を（仕切板１８、１８、・・・で）複数
に仕切ることにより形成されるようにしている。これに
よっても上述と同様な作用及び効果を得ることができ
る。

【００１０】更に、例えば図１２Ａ及び図１２Ｂに示す
第６実施例のように、上記複数の排気路（３９または４
６）は、上記排気管（１６）の内部空間を放射状に３分
割又は４分割するように仕切り（３８または４５）を入
れて形成されるようにしてもよい。

【００１１】

【発明の実施の形態】内周壁面が円筒形状である大口径
の排気管の内部空間を複数の排気路に分割する形態とし
て例えば、最大断面寸法が消音すべき最高周波数の騒音
波長の１／２以下となるように形成された複数の細管を
排気管から分岐させ、これら複数の細管の内部空間を上
記排気路とする。このとき、それぞれの細管の径（断面
積）を一様とし、かつ排気ガスの流れがスムースとなる
ようにその形状を形成すれば、排気管内を流れる排気ガ
スの流量損失を生じさせず、エンジンなどの騒音源の出
力特性に影響を与えることがない。

【００１２】又、他の形態として、排気管の中心部（軸
心）と同心的に円筒状部材を配設して排気管の内周壁面
と円筒状部材の外周壁面との間に環状空間を形成し、こ
の環状空間を複数に仕切ってこれらを上記複数の排気路
としてもよい。本形態によれば、この円筒状部材の構
成、更に各排気路に設けられる音波発生器の取付位置に
関して種々の構成が考えられるが、その詳細については
後述する第２〜第５実施例において説明するものとす
る。

【００１３】更に、排気管の内部空間を放射状に３分割
又は４分割するように仕切りを入れて、これら分割され
た空間をそれぞれ上記排気路とする形態も可能である。
なお、これ以外の分割数、例えば２分割では排気路の最
大断面寸法が分割しない場合と変わらず、又、５分割以
上では最大断面寸法が排気管の中心（軸心）からの距離
となり、これ以上最大断面寸法を小さくすることができ
なくなるので、３分割又は４分割だけに意義ある。なお
また、以上の理由は等分割した場合であり、不等分に分
割する場合は適宜、調整すればよい。

【００１４】以上、円筒形排気管の内部空間を複数の排
気路に分割する形態として３つ説明したが、音波発生器
や消音偏差検出器などとの関係も合わせて、以下の各実
施例において詳細に説明するものとする。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の実施例による消音装置につい
て図面を参照して説明する。

【００１６】図１及び図２は本発明の第１実施例による
消音装置を示しており、その全体は１で示される。内周
壁面が円筒形状である排気管２の開口部は、同じく内周
壁面が円筒形状である分岐管３を介して２本の細管３
ａ、３ｂに分岐されている。各細管３ａ、３ｂはそれぞ
れ断面積が一様となるように、かつ排気ガスがスムース
に流れるように分岐されており、これにより例えばエン
ジンなどの騒音源８から排出される排気ガスの流量損失
が生じないようにしている。すなわち、エンジンの出力
損失の低減を図っている。細管３ａ、３ｂの内周壁面は
図２に示すように円筒形状を呈しており、その最大断面
寸法（すなわち細管３ａ、３ｂの直径）Ｌは、これら細
管３ａ、３ｂの内部空間１３ａ、１３ｂを排気路として
騒音源８から伝播する騒音の、消音帯域の上限によって
決まる一次元化条件、すなわち消音すべき最高周波数の
騒音波長の１／２以下の大きさに適合するように定めら
れている。なお、図１において排気管２と分岐管３、及
び分岐管３と細管３ａ、３ｂとの間は、図示せずとも適
切な固定手段（例えばボルト締め）により一体的に固定
されているものとする。

【００１７】それぞれの細管３ａ、３ｂには、音波発生
器としてのスピーカ４ａ、４ｂ及び消音偏差検出器６
ａ、６ｂが取り付けられている。スピーカ４ａ、４ｂ
は、音響管５ａ、５ｂを介して取り付けられたケーシン
グ１０ａ、１０ｂの内部を空気室１１ａ、１１ｂ及び閉
塞空間１２ａ、１２ｂに区画する隔壁１４ａ、１４ｂに
設けられている。スピーカ４ａ、４ｂの前面に面する空
気室１１ａ、１１ｂは排気路１３ａ、１３ｂと音響管５
ａ、５ｂを介して連通しており、又、スピーカ４ａ、４
ｂの背後には閉塞空間１２ａ、１２ｂが面している。マ
イクロフォンで成る消音偏差検出器６ａ、６ｂはそれぞ
れの細管３ａ、３ｂの開口端部近傍に設けられ、その出
力ｅ₁ 、ｅ₂ はそれぞれ消音信号発生装置９ａ、９ｂに
供給されるようになっている。消音信号発生装置９ａ、
９ｂは、これら消音偏差検出器６ａ、６ｂの出力ｅ₁ 、
ｅ₂ と、排気管２の上流側に設けられ騒音源の騒音ある
いは振動を検出する騒音（振動）検出器７の出力ｘとの
出力を受け、消音偏差検出器６ａ、６ｂの位置で騒音が
ゼロとなるように消音信号ｙ₁ 、ｙ₂ を適宜修正しなが
ら、排気路１３ａ、１３ｂを流れる騒音と大きさが等し
く、かつ逆位相の音波を発生させるための消音信号ｙ
₁ 、ｙ₂ をスピーカ４ａ、４ｂの駆動部に供給するよう
になっている。スピーカ４ａ、４ｂは消音信号ｙ₁ 、ｙ
₂ を受けて、空気室１１ａ、１１ｂの空気スチフネス
と、音響管５ａ、５ｂ内部の空気質量とによって形成さ
れる音響的な共鳴系を駆動し、その共鳴周波数で効率的
に音波（消音音波）が発せられる。

【００１８】図２２は、消音信号発生装置９ａ、９ｂの
回路例を示している。騒音源８の騒音又は振動を検出す
る騒音検出器７のアナログ出力は増巾器９５、Ａ／Ｄコ
ンバータ９６を介してアダプティブ・フィルタ（以下、
ＡＤＦと略称する）９７及び遅延フィルタ９８に供給さ
れる。また、消音偏差検出器６ａ、６ｂの検出信号ｅ
₁ 、ｅ₂ は増巾器９９、Ａ／Ｄコンバータ１００を介し
て係数演算器１０１に供給される。ＡＤＦ９７はＮ個の
乗算器、すなわちＮ個のタップを有し、これらは係数演
算器１０１の出力によりその係数が更新される。また、
遅延フィルタ９８は、図１においてスピーカ４ａ（４
ｂ）→空気室１１ａ（１１ｂ）→音響ポート５ａ（５
ｂ）→排気路１３ａ（１３ｂ）→消音偏差検出器６ａ
（６ｂ）までの径路に相当する音響的な伝達特性を有し
ている。すなわち、この時間遅れを考慮して遅延フィル
タ９８の係数を定めており、これは予め計測または同定
されて備えられたものである。さらに、係数演算器１０
１はＡＤＦ９７に与える最適係数を逐次算出するための
適応アルゴリズムである。

【００１９】騒音検出器７の騒音信号ｘは増巾器９５で
増幅された後、Ａ／Ｄコンバータ９６でデジタル値に変
換される。この騒音信号ｘはＡＤＦ９７に入力され、消
音偏差検出器６ａ（６ｂ）の位置において、騒音音波と
振幅が等しく、かつ逆位相となるような消音信号ｙ₁
（ｙ₂ ）が算出される。得られた消音信号ｙ₁ （ｙ₂ ）
はＤ／Ａコンバータ１０２でアナログに変換され、そし
て増巾器１０３により増巾されてスピーカ４ａ（４ｂ）
に供給されるようになっている。消音信号発生装置９
ａ、９ｂは以上のような公知のＡＮＣ（アクティブ・ノ
イズ・コントロール）技術が用いられた構成となってい
る。

【００２０】本発明の第１実施例による消音装置１は以
上のように構成されるが、次にこの作用について説明す
る。

【００２１】騒音源８で発生した騒音は排気管２の内部
空間を伝播し、分岐管３を経て細管３ａ、３ｂで形成さ
れる排気路１３ａ、１３ｂに到達する。排気路１３ａ、
１３ｂの最大断面寸法Ｌは消音すべき最高周波数の騒音
波長の１／２以下の大きさであるので、排気路１３ａ、
１３ｂに至った騒音音波は一次元の平面波となる。

【００２２】消音信号発生装置９ａ、９ｂは騒音検出器
７の出力ｘと消音偏差検出器６ａ、６ｂの出力ｅ₁ 、ｅ
₂ とにより消音信号ｙ₁ 、ｙ₂ を形成し、それぞれスピ
ーカ４ａ、４ｂに供給する。これにより、スピーカ４
ａ、４ｂはそれぞれ空気室１１ａ、１１ｂと音響管５
ａ、５ｂとにより形成される共鳴系を駆動し、その共鳴
周波数を有した消音音波をそれぞれ排気路１３ａ、１３
ｂに発する。これら消音音波は、排気路１３ａ、１３ｂ
を伝播する騒音と大きさが等しく、かつ逆位相の音波と
なるように、それぞれ消音信号発生装置９ａ、９ｂにお
いて形成されたものであるので、排気路１３ａ、１３ｂ
においてこれら消音音波と騒音音波とが干渉することに
より騒音音波が消滅する。これにより騒音の消音作用が
行われるのであるが、その偏差はそれぞれ消音偏差検出
器６ａ、６ｂにより検出され、この出力ｅ₁ 、ｅ₂ を消
音信号発生装置９ａ、９ｂが受け、消音偏差検出器６
ａ、６ｂの位置において騒音がゼロとなるように消音信
号ｙ₁ 、ｙ₂ を修正する。

【００２３】以上のように本実施例によれば、排気管２
の内部空間を細管３ａ、３ｂにより２つの排気路１３
ａ、１３ｂに分割し、それぞれの排気路１３ａ、１３ｂ
において独立に消音制御を行うようにしているので、内
周壁面が円筒形状である大口径の排気管２を伝播する騒
音を高周波帯域まで安定して優れた消音効果を得ること
ができる。また、すべての排気路は一様な断面積で、か
つ排気ガスがスムースに流れるように形成されているの
で、排気管２内を流れる排気ガスは流量損失を生じるこ
となく管外に排出され、エンジンの出力特性を低下させ
ることなく消音作用を得ることができる。

【００２４】図３及び図４は本発明の第２実施例による
消音装置を示し、その全体は１５で示される。排気管１
６の開口中央部にはその軸心と同心的に円筒状部材１７
が配設されており、この上流側端部１７ａは流線形状と
なっている。又、排気ガスＰを円筒状部材１７の周囲に
沿って流すように、排気管１６の開口部１６ａは拡径さ
れている。

【００２５】排気管１６の開口部１６ａの内周壁面と円
筒状部材１７の外周壁面とで形成される環状空間は図４
に示すように、騒音の消音帯域の上限によって決まる一
次元化条件に適合するように、放射状に複数の仕切板１
８、１８、・・・が等角度間隔に設けられ、これにより
本実施例では８本の排気路２４、２４、・・・が形成さ
れている。これら複数の排気路２４のそれぞれにはケー
シング１０に収容されたスピーカ４が設けられ、更にそ
の円筒状部材１７の下流側には消音偏差検出器６が設け
られている。円筒状部材１７の内部空間１９は空洞とな
っており、ここには消音信号発生装置９が配設されてい
る。消音信号発生装置９は各排気路２４、２４、・・・
に対応するように８個並べて配設してもよいが、これら
をユニット化して配設するようにしてもよい。なお、こ
の消音信号発生装置９は上述の第１実施例と同様な構成
であるので、その詳細な説明は省略する。

【００２６】本発明の第２実施例による消音装置１５は
以上のように構成されるのであるが、本実施例によって
も、騒音源８（図１参照）にて発生した騒音を排気路２
４、２４、・・・にて一次元化し、それぞれ独立に消音
制御を行わすことができる（本実施例では共鳴系を形成
せずにスピーカ４より直接、排気路２４内に消音音波を
発生させている。）ので、高周波帯域まで優れた消音効
果を得ることができる。また、円筒状部材１７の上流側
端部１７ａを流線形状としたので、排気ガスの流量損失
を生じさせない。更に、仕切板１８、１８、・・・によ
って仕切られた仕切り空間、すなわち排気路２４には平
行面が存在しないので、内部に定在波を発生させること
なく安定した消音制御を行うことができる。

【００２７】図５及び図６は本発明の第３実施例による
消音装置を示しその全体は２０で示されるが、上述の第
２実施例と対応する部分については同一の符号を付すも
のとし、その詳細な説明は省略する。

【００２８】本実施例では、複数の排気路２４、２４、
・・・を区画する仕切板１８を円筒状部材１７の内部空
間１９に向けて延長するように仕切り２１を設け、円筒
状部材１７の内部空間１９に複数の仕切り空間１９ａ、
１９ａ、・・・を形成している。これら仕切り空間１９
ａ、１９ａ、・・・はそれぞれ管路２３、２３、・・・
を介してスピーカ４の背後の閉塞空間２９と連通してい
る。すなわち、密閉式音波発生装置が十分な性能を発揮
するためには、スピーカ４の振動板の背後に十分な容積
を有する密閉空間が必要であるが、本実施例では閉塞空
間２９を円筒状部材１７内部の仕切り空間１９ａ、１９
ａ、・・・に接続して十分な容積を確保するようにして
いる。

【００２９】本実施例は上述の第２実施例と同様な作用
を行い、また同様な効果を奏するのであるが、ケーシン
グ２２、２２、・・・の空間（スピーカ４の背後空間）
を円筒状部材１７内部の仕切り空間１９ａ、１９ａ、・
・・と接続したため、外周に露出するケーシング２２の
形状を非常に小さくすることができる。

【００３０】図７及び図８は本発明の第４実施例による
消音装置を示しその全体は２５で示されるが、上述の第
３実施例と対応する部分については同一の符号を付すも
のとし、その詳細な説明は省略する。

【００３１】以上の第２実施例及び第３実施例ではスピ
ーカ４を排気管１６の外周部に配設したが、本実施例で
は円筒状部材１７の内部に配設している。すなわち、円
筒状部材１７の内部空間１９を上述の第３実施例と同様
に仕切板１８の数に応じて放射状に等分割しており、こ
れら各空間に２つのスピーカ４Ａ、４Ｂを隔壁２７Ａ、
２７Ｂを介して空気室１９ｂに面して対向するように配
設している。又、空気室１９ｂとこれに対応する排気路
２４とを連通させるために２つの共鳴管２６Ａ、２６Ｂ
を設けている。すなわち第１実施例と同様に、空気室１
９ｂの空気スチフネスと共鳴管２６Ａ、２６Ｂ内部の空
気質量とによって共鳴周波数が決まる共鳴系（ヘルムホ
ルツ共鳴器）を形成している。なお、スピーカ４Ａ、４
Ｂの背面は閉塞空間１９ｃとなっており、本実施例で
は、このうちスピーカ４Ｂ側の閉塞空間１９ｃに消音信
号発生装置９を収容するようにしている。又、本実施例
では円筒状部材１７の下流側端部（図７において下端
部）は点検蓋２７となっており、その取っ手２７ａを掴
んで取り外すことができるようになっている。更に図９
において矢印Ｑで示すように、円筒状部材１７全体を排
気管１６から取り外すことができるようになっている。
なお、このとき仕切板１８は、排気管１６の内部に固定
されているか、あるいは、先に外部へと取り外されてい
るものとする。

【００３２】本実施例によれば、上述の第２実施例と同
様な作用及び効果が得られるのであるが、共鳴を利用し
たスピーカ４Ａ、４Ｂにより各排気路２４、２４、・・
・において騒音の特定の周波数において効率的に消音音
波を発生させることができ、しかも、大音圧の音波発生
が容易となる。又、点検蓋２７を設けているので、消音
信号発生装置９に対して点検・調整がきわめて容易とな
り、更に円筒状部材１７全体を排気管１６の外部へと一
挙に取り外し可能としたために、スピーカ４Ａ、４Ｂを
含めた装置２５全体の点検・メンテナンスをきわめて容
易に行うことができる。

【００３３】図１０及び図１１は本発明の第５実施例に
よる消音装置を示し、その全体は３０で示される。本実
施例では上述の第２〜第４実施例と異なり、円筒状部材
３１は排気管１６の開口部よりも更に上流側の位置１６
ｂに配設されている。円筒状部材３１の上流側端部３１
ａ及び下流側端部３１ｂは共に流線形状を呈しており、
これにより排気ガスＰが流量損失を生じないようにして
いる。又、本実施例では図１１に示すように排気管１６
と円筒状部材３１とにより形成される環状空間は仕切板
３５により放射状に４つの空間に等分割されており、こ
れらを排気路３２、３２、・・・としている。本実施例
においても各排気路３２、３２、・・・を伝播する騒音
音波が一次元化される条件に適合するように、各排気路
３２、３２、・・・の最大断面寸法Ｌが決められてい
る。更に円筒状部材３１の内部空間もまた仕切り３６に
より４分割されており、上述の第４実施例と同様に隔壁
３７Ａ、３７Ｂにより空気室３５及び閉塞空間３６Ａ、
３６Ｂが画成され、空気室３５に面して２つのスピーカ
４Ａ、４Ｂを対向させている。更に空気室３５とこれに
対応する排気路３２とを連通させる共鳴管３４が各排気
路３２、３２、・・・に１つずつ設けられており、消音
信号発生装置９はそれぞれ空気室３５に配設されてい
る。

【００３４】本実施例によれば上述の第４実施例と同様
な作用を行うのであるが、排気管１６の中で任意の場所
に設置でき、設置条件の自由度を向上させることができ
る。すなわち、上述の各実施例のように排気管１６の開
口部の直径を拡げる必要がなくなるので、排気管１６の
開口部付近の設置スペースが制限されている場合など
に、本実施例は特に有効である。

【００３５】図１２は本発明の第６実施例を示してい
る。このうち図１２Ａは、排気管１６の内部空間を仕切
部材３８により等分に３分割したものである。仕切部材
３８により仕切られた空間３９、３９、３９はそれぞれ
排気路として形成され、その最大断面寸法Ｌが、上述の
各実施例と同様に消音帯域の上限によって決まる騒音の
一次元化条件に適合するように決められている。排気管
１６にはスピーカ支持部材４０を介して内部にスピーカ
４を収容した３つのケーシング４２、４２、４２が取り
付けられており、スピーカ４から発せられる消音音波は
支持部材４０の内部に形成された音道４３、４３、４３
を介して各排気路３９、３９、３９に導入されるように
なっている。

【００３６】又、各排気路３９、３９、３９に設けられ
る消音偏差検出器４１、４１、４１は、本実施例では図
１９に示すように、主に内部空間８４が半球状の密閉カ
プセル８５と、その中に収容されるマイクロフォン８６
とから成る。密閉カプセル８５は図示するように１つの
平らな壁面８７を有しており、これと排気管１６の内壁
面１６ａ’との間に段差が生じぬように、図示せずとも
ネジ等によって密閉カプセル８５のフランジ部８５ａが
排気管１６の外壁面に取り付けられている。上記壁面８
７は音響透過性の良い材料で構成されている。音響透過
性の良い材料とは、アルミニウムなど軽金属、プラスチ
ックなどの樹脂類、あるいは各種天然繊維、合成繊維、
化学繊維、金属線で作られたネットや布、あるいはこれ
に樹脂等を含浸させたり、コーティングしたものなどで
ある。密閉カプセル８５とマイクロフォン８６との間に
はゴム等の弾性材料で成る防振部材８８が介在されてお
り、これにより排気管１６又は密閉カプセル８５の振動
がマイクロフォン８６に伝わるのを防ぎ、ＳＮ比の劣化
を防止している。

【００３７】一方、図１２Ｂは排気管１６の内部空間を
仕切部材４５により等分に４分割したものであり、これ
ら分割された空間４６、４６、・・・をそれぞれ排気路
としている。これら各排気路４６、４６、・・・に対し
て、スピーカ４及び消音偏差検出器４１が上述と同様に
して設けられている。

【００３８】本実施例によっても、上述の各実施例と同
様な作用及び効果を得ることができる。ここで、本実施
例のように仕切部材３８、４５によって排気管１６の内
部空間を等分に分割する例は、特に３分割又は４分割し
たときに効果的である。すなわち、２分割では分割され
た空間の最大断面寸法Ｌ（すなわち排気管１６の直径）
は分割しない場合と変わりなく、又、５分割以上では最
大断面寸法が排気管１６の中心からの距離（すなわち排
気管１６の半径）となるため、これ以上小さくならない
からである。よって、３分割又は４分割だけに意義があ
る。なお、本実施例における最大断面寸法Ｌは、各排気
路の円弧上部分における弦の長さであるが、理論上、こ
のＬが排気管１６の半径と一致するのは、排気管１６を
等分に６分割したときである。しかし、仕切部材の取付
状態や仕切部材自体の肉厚などから、５分割にした場合
でもそれほど変化が見られないので、３分割及び４分割
について説明した。

【００３９】以上、本発明の各実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれらに限られることなく、本発明
の技術的思想に基づいて種々の変形が可能である。

【００４０】例えば以上の第１実施例では、排気管２の
内部空間を２本の細管３ａ、３ｂにより２つの排気路１
３ａ、１３ｂに分割したが、勿論これだけに限られず、
３本の細管でもって３つの排気路を形成するようにして
もよく、又それ以上としてもよい。なお、第２〜第５実
施例についても同様に、説明した分割数に限られない。

【００４１】又、以上の各実施例において、排気管の内
部空間を複数の排気路に分割したときの各排気路の最大
断面寸法を図１３に示すような構成で調節することが可
能である。すなわち、排気路の最大断面寸法Ｌが騒音音
波を一次元化する条件を満たすことができない場合、そ
の最大断面寸法を一点鎖線で示すＬから実線で示すＬ’
に縮小すべく、この排気路２４の外周側の隅に調節部材
６０を配設するようにしてもよい。

【００４２】また、上述の第３実施例を図１４に示すよ
うな構成とすることができる。すなわち、スピーカ４の
背後の閉塞空間２９と円筒状部材１７の内部空間１９ａ
とを連通する共鳴管２３を第１の共鳴管とし、円筒状部
材１７の内部空間１９ａと排気路２４とを連通するよう
に第２の共鳴管６１を設ける。これにより、閉塞空間２
９と第１の共鳴管２３とで形成される共鳴系、および内
部空間１９ａと第２の共鳴管６１とで形成される共鳴系
の２つの共鳴周波数を有するヘルムホルツ共鳴器が構成
され、広帯域の消音音波をより効率的に発生させること
ができ、スピーカ４前面からの音波と合わせて排気路２
４を伝播する騒音音波を効率的に消音することができ
る。

【００４３】図１５は上述の第１実施例における消音装
置１のスピーカの配置構成の変形例を示しており、図１
と対応する部分については同一の符号を付し、その詳細
な説明は省略する。すなわち本変形例は、スピーカ４ａ
の前面に極小容積を有する空間５５を形成し、ここを断
熱板５２によって空気室１１ａと隔離する。断熱板５２
はマイカ、セラミック、ガラス繊維、「テフロン」の商
品名で知られるポリテトラフルオロエチレン、シリカな
どで成る耐熱性に優れ、かつ密度が小さく音響透過性が
よい薄膜あるいは薄板である。この断熱板５２はその周
縁部を密閉ケーシング１０ａ’の空気室ケーシング部５
８と閉塞空間ケーシング部５０との間で挟持され、これ
ら空気室ケーシング部５８と閉塞空間ケーシング部５０
とは図示せずとも適切な固定手段（例えばボルト締め）
により一体的に固定されている。なお図１５は細管３ａ
側のみ図示しているが、他方の細管３ｂも同様に構成さ
れているものとする。

【００４４】空間５５内の空気と断熱板５２は、スピー
カ４ａの振動板に従って一体となって振動し音波を発生
させる。このとき空気室１１ａの空気スチフネスと、音
響管５ａ内部の空気質量とによりヘルムホルツ共鳴器が
形成され、共鳴周波数では大変効率的に消音音波を発生
することができる。又、断熱板５２により排気ガスの排
気熱の他、排気圧、カーボンなどの粉塵が遮られるの
で、スピーカ４ａを排気ガスから隔離することができ、
スピーカ４ａの耐久を大幅に延ばすことができる。

【００４５】更に本変形例は第１実施例に限らず、第２
実施例、第３実施例又は第６実施例のように排気管の外
部にスピーカを取り付ける構成において適用可能であ
る。

【００４６】図１６は上述の第１実施例における消音装
置１の消音偏差検出器６ａの変形例を示しており、その
全体は６ａ’で示される。すなわち、第１実施例では排
気管２から分岐した細管３ａ、３ｂにマイクロフォンで
成る消音偏差検出器６ａ、６ｂを設けたが、本変形例で
は図１６に示すように、増幅回路と周波数特性補正回路
とを搭載した回路基板６６に接続されたマイクロフォン
６７を密閉カプセル６５の内壁面にゴム等の弾性体で成
る環状の防振材料７０を介して固定し、これを図１５の
断熱板５２と同様に構成された断熱板６４と、音波検出
孔６３ａを形成した板状部材６３とを介して細管３ａに
一体的に固定している。防振材料７０は排気管（細管３
ａ）又は密閉カプセル６５の振動がマイクロフォン６７
に伝わるのを防ぎ、また周波数特性補正回路は、断熱板
６４によって音波の高周波特性が減衰するのと、密閉カ
プセル６５の内部空間６８によって生じる固有の音響特
性を補正し、排気路１３ａからマイクロフォン６７まで
の音響周波数特性をフラットにするためのものである。

【００４７】この消音偏差検出器６ａ’によれば、細管
３ａ内部の排気路１３ａを伝播する音波は音波検出孔６
３ａから断熱板６４を透過してマイクロフォン６７によ
り検出され、この検出信号ｅが電線６９を介して図示し
ない消音信号発生装置に供給される。このとき回路基板
６６に搭載される周波数特性補正回路により、断熱板６
４と密閉カプセル６５内部の音響特性が補正され、排気
路１３内の音波が色づけされることなく正確に検出する
ことができる。又、マイクロフォン６７を排気ガスから
隔離することで、耐久を大幅に延ばすことができる。な
お、本変形例は第１実施例に限らず、第６実施例のよう
に排気管の外周部に配設される消音偏差検出器４１に代
えて、適用可能である。

【００４８】又、図１５及び図１６における閉塞空間ケ
ーシング部５０及び消音偏差検出器６ａ’の密閉カプセ
ル６５に対してヒートパイプや放熱フィン、空冷ファン
などを適宜組み合わせ、冷却効果を高めることで、スピ
ーカやマイクロフォンの性能をより過酷な環境において
も長期間維持することができる。

【００４９】図１７及び図１８は上述した第５実施例に
よる消音装置の変形例を示しており、その全体は７１で
示されるが、第５実施例と対応する部分については同一
の符号を付し、その詳細な説明は省略する。

【００５０】本変形例による消音装置７１は、第５実施
例と同様に排気管１６の任意の場所１６ｂにその上流側
端部７２ａ及び下流側端部７２ｂが共に流線形状である
円筒状部材７２を配設しており、この円筒状部材７２と
排気管１６ｂとの間に形成される環状の空間を仕切部材
７５、７５、・・・により４つの空間に等分割し、これ
らを排気路８０、８０、・・・としている。本変形例に
おいても各排気路８０、８０、・・・を伝播する騒音音
波が一次元化される条件に適合するように、その最大断
面寸法Ｌが決められている。円筒状部材７２の内部空間
は中央壁部８２により仕切られており、このうち上流側
に位置する内部空間は、第５実施例と同様にスピーカ４
Ａ、４Ｂが固定される隔壁７８Ａ、７８Ｂにより空気室
７６及び閉塞空間７７Ａ、７７Ｂが画成され、このうち
空気室７６は共鳴管７９を介して対応する排気路８０と
連通している。他方、円筒状部材７２の下流側は高周波
消音器７４として構成されており、すなわち、その内部
空間には吸音材７３が充填され、複数の開孔７２ｃを介
して排気路８０と連通している。この高周波消音器７４
により騒音の高周波成分を消音するようにしている。
又、消音偏差検出器６、６、・・・は円筒状部材７２上
の高周波消音器７４の区間に配設されている。

【００５１】本変形例によれば、上述の第５実施例で得
られる効果に加えて、消音偏差検出器６、６、・・・を
高周波消音器７４の区間に配設したことにより、消音偏
差検出器６の周辺の音響特性がなだらかとなり、ＡＮＣ
に必要なシステム同定された伝達関数（スピーカ４Ａ、
４Ｂから消音偏差検出器６までの音響特性）の実現コス
トを低減することができる。すなわち図２２の遅延フィ
ルタ９８に要求されるダイナミックレンジや周波数帯域
などが低くてすむため、ハードウェアの構成が簡単にな
る。また、従来より用いられていたアンチ・エイリアシ
ング・フィルタ（ＡＡＦ）又は帯域制限フィルタと呼ば
れ、入力信号に含まれるインパルス雑音のような周波数
の高い成分がサンプリング操作により折り返されて真の
信号成分を乱すことがないようにするためのフィルタ
を、必ずしも必要とすることがなくなるので、その分、
回路構成を簡素化することができる。さらに、円筒状部
材７２と高周波消音器７４とを一体化させたため、これ
らを別々に配設する場合に比べると省スペースかつ低コ
ストとなる。

【００５２】又、以上の変形例では円筒状部材７２の下
流側内部空間に吸音材７３を充填したが、これに代え
て、高周波成分の騒音を減衰させるのに十分な厚さの吸
音材をその周壁部の内壁面に貼着したり、排気管の内周
壁面に貼着しても、同様な効果を得ることができる。周
壁部はパンチングメタルやネット等で形成することがで
きる。更に、吸音材を設けずに空洞空間とし、いわゆる
共鳴型消音器として騒音の高周波成分を減衰させること
ができる。更にまた、図２０に示すように円筒状部材１
１１の下流側の一部に断面が一様な縮径部１１２を形成
し、この縮径部１１２が形成される排気管１６内部の空
間領域１１３を高周波消音器としてもよい。すなわち、
仕切部材１１５により仕切られた排気路８０の断面の拡
大部および縮小部（断面積の不連続点）における音波の
反射現象を生じさせて消音作用を行わせるようにしても
よい。

【００５３】又、以上の各実施例では、排気管内部の排
気路をすべて等分に分割するようにしたが、不等分に分
割するようにしてもよい。この場合、最も大きな断面積
を有する排気路の最大断面寸法が、消音すべき最高周波
数の騒音波長の１／２以下の大きさとなるようにすれば
よい。すなわち、図２１に示すように、大口径の排気管
９０と円筒状部材９１との間に形成される環状の空間
に、更に円筒状の仕切部管９０と円筒状部材９１との間
に形成される環状の空間に、更に円筒状の仕切部材９２
を設けて２層にし、これらの空間を放射状に複数の仕切
板９３、９３、・・・によって分割することにより、内
周側の環状空間Ｖ₁ 〜Ｖ₈ を内周側排気路、そして外周
側の環状空間Ｗ₁ 〜Ｗ₈ を外周側排気路とする。このと
き、これら外周側排気路と内周側排気路とでは、その最
大断面寸法Ｌ₁ 、Ｌ₂ が異なり、またＬ₁ の方が大きい
ので、外周側排気路Ｗ₁ 〜Ｗ₈ を伝播する騒音が一次元
化されるように設定する（この条件を満足させれば自動
的に内周側排気路Ｖ₁ 〜Ｖ₈を伝播する騒音も一次元化
される）。そして、外周側排気路Ｗ₁ 〜Ｗ₈ には上述の
第２実施例と同一構成の音波発生器Ｃ₁ を、内周側排気
路Ｖ₁ 〜Ｖ₈ には上述の第４実施例と同一構成の音波発
生器Ｃ₂ をそれぞれ配設することにより、上述の各実施
例と同等な消音効果を得ることができる。なお、図示せ
ずとも消音偏差検出器は、外周側の各排気路Ｗ₁ 〜Ｗ₈
においては排気管９０の外壁面に、内周側の各排気路Ｖ
₁ 〜Ｖ₈ においては円筒状部材９１の外壁面に設けられ
るものとする。

【００５４】更に以上の各実施例では、騒音源は単にエ
ンジンとだけしか説明しなかったが、発電装置や送風
機、あるいは圧縮機などのエンジンから円筒形排気管を
介して排出される騒音の消音制御に、本発明は適用可能
である。

【００５５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の消音装置に
よれば、内周壁面が円筒形状である大口径の排気管にお
いても、高周波数帯域まで優れた騒音の消音効果を安定
して得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例による消音装置の部分破断
平面図である。

【図２】同部分破断拡大正面図である。

【図３】本発明の第２実施例による消音装置の、排気管
の一部を取り除いた平面図である。

【図４】同部分破断正面図である。

【図５】本発明の第３実施例による消音装置の、排気管
の一部を取り除いたときの部分破断平面図である。

【図６】同部分破断正面図である。

【図７】本発明の第４実施例による消音装置の、排気管
の一部を取り除いたときの部分破断平面図である。

【図８】同部分破断正面図である。

【図９】同作用を説明するための平面図である。

【図１０】本発明の第５実施例による消音装置の、排気
管の一部を取り除いたときの平面断面図である。

【図１１】図１０における［１１］−［１１］線方向の
断面図である。

【図１２】本発明の第６実施例による消音装置の部分破
断正面図であり、Ａは排気管の内部空間を３分割、Ｂは
４分割したときを示す。

【図１３】本発明に係る排気路の最大断面寸法を調節す
るための変形例を示す断面図である。

【図１４】本発明の第３実施例による消音装置の変形例
を示す、排気管の一部を取り除いたときの部分破断断面
図である。

【図１５】本発明の第１実施例、第２実施例又は第６実
施例における音波発生器の取付構造の変形例を示す断面
図である。

【図１６】本発明の第１実施例又は第６実施例によおけ
る消音偏差検出器の変形例を示す側断面図である。

【図１７】本発明の第５実施例による消音装置の変形例
を示す、排気管の一部を取り除いたときの部分破断平面
図である。

【図１８】図１７における［１８］−［１８］線方向の
断面図である。

【図１９】図１２Ａ及び図１２Ｂにおける消音偏差検出
器の拡大断面図である。

【図２０】本発明の第５実施例による消音装置の他の変
形例を示す、排気管の一部を取り除いたときの部分平面
図である。

【図２１】本発明の実施例による消音装置の変形例を示
す部分破断正面図である。

【図２２】本発明の各実施例における消音信号発生装置
の一例を示す回路構成図である。

【符号の説明】

１消音装置２排気管３ａ細管３ｂ細管４スピーカ４Ａスピーカ４ａスピーカ４Ｂスピーカ４ｂスピーカ６消音偏差検出器６ａ消音偏差検出器６ｂ消音偏差検出器７騒音検出器８騒音源９消音信号発生装置９ａ消音信号発生装置９ｂ消音信号発生装置１３ａ排気路１３ｂ排気路１５消音装置１６排気管１７円筒状部材１８仕切板２０消音装置２３管路２４排気路２５消音装置２６Ａ共鳴管２６Ｂ共鳴管３０消音装置３１円筒状部材３２排気路３４共鳴管３８仕切部材３９排気路４５仕切部材４６排気路５２断熱板５５極小空間６１第２の共鳴管６３ａ音波検出孔６４断熱板６５密閉カプセル６６回路基板６７マイクロフォン７１消音装置７３吸音材７４高周波消音器Ｌ最大断面寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】消音偏差検出器と騒音源の騒音を検出す
る騒音検出器との出力を受け、排気管内を流れる騒音と
大きさが等しく、かつ逆位相の音波を前記排気管内に向
けて音波発生器から発生させるための消音信号を形成す
る消音信号発生装置を備えた消音装置において、前記排気管の内周壁面は円筒形状であり、該排気管の内
部空間をその最大断面寸法が消音すべき最高周波数の騒
音波長の１／２以下となるように複数の排気路に分割
し、該複数の排気路にそれぞれ前記音波発生器及び前記
消音偏差検出器を設けたことを特徴とする消音装置。
【請求項２】前記複数の排気路は、前記排気管から分
岐した内周壁面が円筒形状である複数の細管の内部空間
であることを特徴とする請求項１に記載の消音装置。
【請求項３】前記複数の排気路は、前記排気管と、該
排気管の中心部に同心的に配設され内部空間を有する円
筒状部材とにより形成される環状空間を複数に仕切るこ
とにより形成されることを特徴とする請求項１に記載の
消音装置。
【請求項４】前記複数の排気路は、前記排気管の内部
空間を放射状に３分割又は４分割するように仕切りを入
れて形成されることを特徴とする請求項１に記載の消音
装置。
【請求項５】前記音波発生器は前記排気管の外壁面に
設けられ、前記音波発生器の背面は、前記複数の排気路
に対応するように仕切られた前記円筒状部材の内部空間
に対して、前記排気路内に設けられた管路を介して連通
していることを特徴とする請求項３に記載の消音装置。
【請求項６】前記音波発生器は、前記複数の排気路に
対応するように仕切られた前記円筒状部材の内部空間に
それぞれ配設され、該内部空間には前記音波発生器から
の音波を前記排気路に伝達する少なくとも１つの共鳴管
が設けられることを特徴とする請求項３に記載の消音装
置。
【請求項７】前記音波発生器は前記排気管の外周側に
配設されると共に、前記音波発生器の前面に前記排気路
と音響管を介して連通する空気室が形成され、該空気室
のスチフネスと前記音響管内の空気質量とにより、前記
騒音の主たる周波数で共鳴するようにしたことを特徴と
する請求項２、請求項３又は請求項４に記載の消音装
置。
【請求項８】前記円筒状部材の内部空間は、前記管路
とは別の第２の管路を介して前記排気路に連通している
ことを特徴とする請求項５に記載の消音装置。
【請求項９】前記円筒状部材は、前記排気管から外部
へ取り外し可能であることを特徴とする請求項６に記載
の消音装置。
【請求項１０】前記円筒状部材は、その上流側端部及
び下流側端部が共に流線形状であり、前記排気管の途中
の任意の位置に配設される請求項６に記載の消音装置。
【請求項１１】前記音波発生器の前面に、薄膜あるい
は薄板状の断熱板によって前記空気室と区画された極小
容積を有する空間を形成したことを特徴とする請求項７
に記載の消音装置。
【請求項１２】前記消音偏差検出器は、密閉カプセル
と、該密閉カプセルの内部に備えられた増幅回路及び周
波数特性補正回路を搭載した回路基板に接続されたマイ
クロフォンで成り、前記排気路内の騒音音波を音波検出
孔、及び薄膜あるいは薄板状の断熱板を介して前記マイ
クロフォンに検出させるようにしたことを特徴とする請
求項２又は請求項４に記載の消音装置。
【請求項１３】前記閉塞空間または前記密閉カプセル
にヒートパイプ、放熱フィン又は空冷ファンを設けたこ
とを特徴とする請求項７、請求項１１又は請求項１２に
記載の消音装置。
【請求項１４】前記円筒状部材の下流側の一部に、断
面が一様な縮径部を形成し、該縮径部が形成される空間
領域を高周波消音器としたことを特徴とする請求項１０
に記載の消音装置。
【請求項１５】前記円筒状部材の下流側の内部空間を
空洞空間とし、該空洞空間の周壁部に複数の開孔を設け
たことを特徴とする請求項１０に記載の消音装置。
【請求項１６】前記空洞空間に吸音材を充填させ、高
周波消音器を形成させたことを特徴とする請求項１５に
記載の消音装置。
【請求項１７】前記周壁部の内壁面に吸音材を貼着さ
せ、高周波消音器を形成させたことを特徴とする請求項
１５に記載の消音装置。