JPH1124671A

JPH1124671A - 消音装置

Info

Publication number: JPH1124671A
Application number: JP9191934A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kondo; 弘之近藤; Hiroshi Iketani; 弘池谷
Original assignee: Shinko Electric Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Co Ltd
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-01-29

Abstract

(57)【要約】【課題】騒音検出器や消音偏差検出器を熱や排気ガス
から保護しながら、従来よりＳ／Ｎを向上させて検出す
べき音を正確に検出することができる消音装置を提供す
るすること。【解決手段】騒音検出器２（消音偏差検出器３も同
様。）と吸音ダクト３１の内部空間とを区画するように
設けられた断熱性の皮膜３５の周縁部に共鳴振動防止手
段としてのダンパ３８を設け、また、内部に吸音材３９
ａ、３９ｂを設けた冷却管３７を介して騒音検出器２を
吸音ダクト３１に取り付けると共に、この冷却管３７を
防振部材６１を介して吸音ダクト３１に接続する。皮膜
３５は熱や排気ガスから騒音検出器２を保護すると共に
ダンパ３８により共鳴振動が防止され、冷却管３７によ
り放熱効果を高められると共に内部の吸音材３９ａ、３
９ｂによって振動による異音の発生が防止される。これ
によりＳ／Ｎが向上する。

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】この種の従来技術として、例えば図７に
示すような構成を有する消音装置がある。本従来例によ
る消音装置は、吸音ダクト３１内を矢印の方向に伝播す
る騒音Ｐを検出する騒音検出器２と、音波発生器として
のスピーカ４と、消音偏差レベルを検出する消音偏差検
出器３と、騒音検出器２の出力ｘ及び消音偏差検出器３
の出力ｅを受けて、騒音Ｐと大きさが等しく、かつ逆位
相の消音用音波を吸音ダクト３１内に向けてスピーカ４
から発生させるための消音信号ｙを形成する消音信号発
生装置５とから構成されている。

【０００３】騒音検出器２および消音偏差検出器３はそ
れぞれ、吸音ダクト３１の側壁に設けられた接続部３
２、５２にガスケット３３、５３を介して一体的に取り
付けられたケーシング３４、５４の内部において例えば
ゴムで成る弾性支持部材３６、５６により支持されてい
る。スピーカ４は、接続部４２にガスケット４３を介し
て取り付けられたケーシング４４の内部においてスピー
カ取付部材４６に固定されている。これら騒音検出器
２、消音偏差検出器３及びスピーカ４の前面には、吸音
ダクト３１の内部空間と区画するように断熱性の皮膜３
５、５５、４５が設けられている。

【０００４】図８を参照して消音信号発生装置５の詳細
について説明すると、騒音検出器２の出力ｘは増幅器１
１、Ａ／Ｄコンバータ１２を介してアダプティブ・フィ
ルタ（以下、ＡＤＦと略称する。）１４及び遅延フィル
タ１３に供給される。また、消音偏差検出器３の出力ｅ
は増幅器１６、Ａ／Ｄコンバータ１７を介して係数演算
器１５に供給される。ＡＤＦ１４はＮ個のタップを有
し、これらは係数演算器１５の出力によりその係数が更
新される。遅延フィルタ１３はスピーカ４から消音偏差
検出器３までの経路に相当する音響的な伝達特性を備え
ている。すなわち、この時間遅れを考慮して遅延フィル
タ１３の係数を定めており、これは予め計測または同定
されたものである。さらに、係数演算器１５はＡＤＦ１
４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。消音信号発生装置５は以上のような公知の
ＡＮＣ制御技術が用いられた構成となっている。

【０００５】従来の消音装置は以上のように構成される
ことにより、騒音Ｐの大きさが大幅に低減もしくはゼロ
にされ、吸音ダクト３１の排出端から排出される。ま
た、断熱性の皮膜３５、４５及び５５によって、騒音源
がエンジンの場合における吸音ダクト３１内の高温の排
気ガスから騒音検出器２、消音偏差検出器３及びスピー
カ４を保護し、それらの耐久性を高めるようにしてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上の
ように構成される従来の消音装置では、騒音検出器２お
よび消音偏差検出器３は、皮膜３５、５５を振動させる
ことによって吸音ダクト３１内の騒音Ｐ及び消音偏差レ
ベルを検出するようにしているので、これら皮膜３５、
５５のもつ固有振動数が吸音ダクト３１内の音波の周波
数に近づくか又は一致すると、皮膜３５、５５が共鳴振
動を起こしてしまうという問題がある。皮膜３５、５５
に共鳴振動が起きると、振幅が異常に大きくなって、そ
の振動モードのピークの所で特定の騒音周波数だけ非常
に高いレベルで透過させてしまい、これによりＳ／Ｎが
低下して正確な音波の検出を行うことができなくなって
しまう。

【０００７】本発明は上述の問題に鑑みてなされ、騒音
検出器や消音偏差検出器を熱や排気ガスから保護しなが
ら、従来よりＳ／Ｎを向上させて検出すべき音を正確に
検出することができる消音装置を提供することを課題と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】以上の課題は、騒音源の
騒音（例えば実施例における参照符号Ｐに相当する。以
下同様。）を検出する騒音検出器（２）と、消音偏差レ
ベルを検出する消音偏差検出器（３）と、前記騒音検出
器（２）の出力（ｘ）及び前記消音偏差検出器（３）の
出力（ｅ）を受け、前記騒音（Ｐ）と大きさが等しく、
かつ逆位相の音波を吸音ダクト（３１）内に向けて音波
発生器（４）から発生させるための消音信号（ｙ）を形
成する消音信号発生装置（５）とを備え、前記騒音検出
器（２）及び／又は前記消音偏差検出器（３）と、前記
吸音ダクト（３１）の内部空間とを区画するように断熱
性の皮膜（３５、５５）を設けた消音装置において、前
記皮膜（３５、５５）に、該皮膜（３５、５５）の共鳴
振動を防止する共鳴振動防止手段（３８、５８）を設け
たことを特徴とする消音装置、によって解決される。

【０００９】本発明は、皮膜（３５、５５）に共鳴振動
防止手段（３８、５８）を設けることにより、吸音ダク
ト（３１）内の音波を忠実に騒音検出器（２）や消音偏
差検出器（３）へ伝播することができ、よって、騒音や
消音偏差レベルを正確に検出することができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に係る共鳴振動防止手段の
構成例としては、皮膜の周縁部にダンパを取り付けて皮
膜の振動ピークを落として共鳴振動を防止したり、皮膜
の振動面に補強用のリブを設けて皮膜自体の剛性を高め
ることにより共鳴振動を防止するようにしている。ま
た、皮膜の中心部に所定重量の重りを設けて騒音の周波
数領域とは異なる周波数領域に皮膜の共鳴周波数を設定
するようにしている。

【００１１】皮膜は断熱性の材料で形成されるが、騒音
源がエンジンの場合は排気ガス中の酸、アルカリ等の腐
食性の成分に対しても耐性を有するものが望ましい。例
えばカーボンやカーボンクロス、セラミック、石綿、マ
イカあるいはポリテトラフルオロエチレン（商標名テフ
ロン）等のフッ素樹脂が挙げられる。

【００１２】また、騒音源がエンジンであれば排気ガス
は高温であるので、吸音ダクトからの伝熱作用により騒
音検出器や消音偏差検出器に対する排気ガスの熱からの
保護が不十分となる場合がある。このような場合に、こ
れら騒音検出器や消音偏差検出器を冷却管を介して吸音
ダクトに取り付けて放熱効果を高める構成が公知となっ
ている。これは金属製の管状部材から成るもので、これ
により放熱効果を高めて騒音検出器や消音偏差検出器を
熱から保護するようにしている。しかし、冷却管自体が
外部からの影響を受けて音を発する性質を有するので、
冷却管に吸音ダクトの振動が伝播することによって冷却
管内部に異音を発生させてしまうという新たな問題を有
し、これがＳ／Ｎの低減につながっていた。

【００１３】本発明は、このような冷却管を設けた構成
においても音波を正確に検出することができるようにも
なされたものであるが、以下の実施例において詳細に説
明するものとする。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の実施例による消音装置を示し
ているが、図７に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。

【００１５】本実施例では、騒音検出器２および消音偏
差検出器３はそれぞれ、吸音ダクト３１の接続部３２、
５２に対し冷却管３７、５７を介して取り付けられてい
る。これら冷却管３７、５７はともに同一構成であるの
で、代表的に騒音検出器２側の冷却管３７の詳細につい
て図２を参照して説明する。

【００１６】冷却管３７は金属製で、３７ａ及び３７ｂ
の２部材から成り、ダストシール６４を介して図示せず
ともボルトにより一体的に固定されている。皮膜３５
は、冷却管３７と吸音ダクト３１の接続部３２との間に
断熱パッキン６０及びゴムで成る防振部材６１を介して
その周縁部が固定されている。これらはゴム部材６５を
介してのボルト６２及びナット６３の締付けにより一体
的に固定されている。冷却管３７の内壁面および底壁面
には、例えばガラス繊維で成る吸音材３９ａ及び３９ｂ
が張り付けられている。騒音検出器２は、弾性支持部材
３０を介して冷却管３７の内部に支持されている。

【００１７】本実施例による皮膜３５は断熱性の材料で
形成されるだけでなく、酸やアルカリの腐食性のガスに
対する耐性を有する材料、例えばカーボンクロス、セラ
ミック、石綿、マイカ、シリカあるいはテフロン（商標
名）等のシート材で成る。すなわち、排気ガスに対して
耐性を有する材料で形成されている。

【００１８】皮膜３５の下方周縁部には、当該皮膜３５
の共鳴振動を防止する共鳴振動防止手段としてのダンパ
３８が取り付けられている。ダンパ３８は環状の弾性材
料（例えばウレタンゴム、ウレタンフォーム等）で成
り、その上端部を皮膜３５の下面に当接させた状態で固
定されている。

【００１９】また、本実施例では、冷却管３７の内部に
て発生する音波の共鳴（いわゆる気柱の共鳴）を防止す
べく、その開口部から底部までの長さＬを消音すべき騒
音の最高周波数の１／２波長よりも短くしている。すな
わち、冷却管３７の内部において共鳴が生じるのに必要
な長さＬは、その一次共鳴の波長をλ、周波数をｆ、音
速をＶとすると、Ｌ＝λ／２＝Ｖ／（２ｆ）となるの
で、これよりＬを短くすれば共鳴の発生を防止すること
ができる。そこで、音速Ｖ＝３４０ｍ／ｓとすると騒音
周波数が３００Ｈｚのとき５７ｃｍ、５００Ｈｚのとき
３４ｃｍ、８００Ｈｚのとき２１ｃｍというように、騒
音周波数が高くなれば長さＬは短くなる。よって、上式
より、冷却管３７の長さＬを消音すべき騒音の最高周波
数の１／２波長より短くすれば、冷却管３７の内部にお
ける音波の共鳴を防止することができる。

【００２０】消音偏差検出器３側の冷却管５７もまた同
様に構成されるのでその詳細な説明は省略するが、図１
に示すように、冷却管５７と吸音ダクト３１の接続部５
２との間に設けられる皮膜５５の周縁部下方に共鳴振動
防止手段としてのダンパ５８が設けられると共に、冷却
管５７の内部に吸音材５９ａ、５９ｂを設けられてい
る。また、消音偏差検出器３は、ゴムで成る弾性支持部
材５０を介して冷却管５７の内部に支持されている。

【００２１】本実施例による消音装置は以上のように構
成されるのであるが、次にこの作用について説明する。

【００２２】図示しない騒音源であるエンジンから発生
した騒音Ｐは吸音ダクト３１を伝播し、皮膜３５を介し
て騒音検出器２により検出される。この皮膜３５は騒音
Ｐの大きさ（振幅）や周波数に合わせて振動し、騒音Ｐ
を騒音検出器２へ向けて透過させる。また、騒音Ｐと共
に吸音ダクト３１内を流れる排気ガスから騒音検出器２
を保護し、その耐久性を高めるようにしている。一方の
消音偏差検出器３側に設けられた皮膜５５もまた同様な
作用を行い、吸音ダクト３１内を流れる排気ガスから消
音偏差検出器３を保護するようにしている。

【００２３】また、皮膜３５が騒音Ｐの大きさ（振幅）
や周波数に合わせて振動する際、ある特定の騒音の周波
数領域が皮膜３５の固有振動数に近づくか又は一致して
皮膜３５の共鳴振動を誘発するのであるが、本実施例に
よれば、皮膜３５の周縁部に設けたダンパ３８により皮
膜３５の振動ピークを抑制することができるので、大き
な振幅で振動する皮膜３５の共鳴振動を抑制することが
できる。これにより、Ｓ／Ｎが向上し、騒音検出器２は
吸音ダクト３１内の騒音Ｐを正確に検出することができ
る。また同様に、消音偏差検出器３は消音偏差レベルを
正確に検出することができる。

【００２４】さらに、冷却管３７、５７は吸音ダクト３
１内の熱を外部へ放熱する作用を行うので、これにより
騒音検出器２および消音偏差検出器３を熱から有効に保
護することができる。そこで本実施例によれば、冷却管
３７、５７は防振部材６１を介して吸音ダクト３１に取
り付けているので、吸音ダクト３１から冷却管３７、５
７への振動伝播を抑制すると共に、冷却管３７、５７の
内部に設けた吸音材３９ａ、３９ｂ、５９ａ、５９ｂに
より冷却管３７、５７の振動によって発生した音波を吸
音するようにしている。よって、冷却管３７、５７の内
部にて異音が発生するのを確実に防止することができ、
騒音検出器２および消音偏差検出器３は高いＳ／Ｎでも
って、それぞれ騒音Ｐおよび消音偏差レベルを検出する
ことができる。

【００２５】消音信号発生装置５は、図８を参照して説
明した従来の消音信号発生装置と同一のものであるので
その詳細な説明は省略するが、騒音検出器２の出力ｘお
よび消音偏差検出器３の出力ｅを受けて消音信号ｙを形
成する。この消音信号ｙはスピーカ４の駆動部に供給さ
れ、騒音Ｐと大きさが等しく、かつ逆位相の消音用音波
を吸音ダクト３１内に向けて発生させる。そこで本実施
例によれば、上述したように騒音検出器２の出力ｘおよ
び消音偏差検出器３の出力ｅは、それぞれ精度高く検出
された信号であるので、スピーカ４から発生される消音
用音波によって最も効率よく消音作用を行わせることが
できる。このとき皮膜４５は上記消音用音波に合わせて
振動すると共に、排気ガスからスピーカ４を保護する。

【００２６】したがって、本実施例によれば騒音検出器
２、消音偏差検出器３およびスピーカ４を排気ガスから
有効に保護することができるだけでなく、特に騒音検出
器２および消音偏差検出器３を排気ガスの熱から確実に
保護しながら、冷却管３７、５７の内部に異音が発生す
るのを確実に防止することができるので、従来よりも高
いＳ／Ｎでもって音波を検出することができる。これに
より、消音効果を高めることができる。

【００２７】以上、本発明の実施例について説明した
が、勿論、本発明はこれ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。

【００２８】例えば以上の実施例では、皮膜３５、５５
の共鳴振動を防止する共鳴振動防止手段としてのダンパ
３８、５８をそれぞれ別部材で構成したが、これに代え
て、図３で示すように冷却管３７（５７）の内壁面に張
り付けた吸音材２１の上端部を延長してこれをダンパ２
１ａとして構成するようにしてもよい。なおこの場合
は、吸音材２１を例えば金属粉を混合したゴム材料等の
弾性材で形成するようにすれば皮膜のダンピング効果を
高めることができる。

【００２９】あるいは図３において一点鎖線で示すよう
に、冷却管３７（５７）と吸音ダクト３１の接続管３２
（５２）との間に介在させた防振部材６１の内周縁部を
更に内方に延在させてこれをダンパとして構成するよう
にしてもよい。

【００３０】また、他の共鳴振動防止手段として、図４
に示すように皮膜３５（５５）の中心部に所定重量の重
り２３を設けた構成としてもよい。これは皮膜３５（５
５）の固有振動数を騒音の周波数と大きく異ならせるこ
とにより皮膜の共鳴振動を防止するようにしたものであ
る。

【００３１】さらに、図５及び図６に示すような共鳴振
動防止手段を構成するようにしてもよい。すなわち、皮
膜３５（５５）の振動面の下面に補強用のリブ２５、２
５、・・・を設けることによって、皮膜の剛性を高め、
これにより皮膜の共鳴振動を防止するようにしたもので
ある。更にまた同じような趣旨で、皮膜の厚みを大きく
したり、皮膜の上下の振動面を曲面形状にすることによ
っても、同様な効果を図ることができる。

【００３２】また以上の実施例では、冷却管３７、５７
の内部にて音波の共鳴が生じるのを防止すべく、冷却管
３７、５７の長さＬを消音すべき騒音の最高周波数の１
／２波長よりも短くするようにしたが、冷却管内部の空
気質量と皮膜のばね定数で決定される共鳴周波数を騒音
の周波数帯域からずらすように、冷却管の長さＬと内径
Ｄとを変更するようにしても上述と同様の効果を得るこ
とができる。

【００３３】また、以上の実施例では、騒音検出器２お
よび消音偏差検出器３をそれぞれ冷却管３７、５７を介
して吸音ダクト３１に取り付けるようにしたが、騒音源
に応じて省略してもよい。吸音ダクト３１内に高熱が伴
わない場合であれば、必ずしも冷却管は必要でなないか
らである。同様に、以上の実施例では騒音検出器２およ
び消音偏差検出器３の双方に冷却管３７、５７を設けた
が、いずれか一方にのみ設けるようにしてもよい。

【００３４】

【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、騒音検出器及び／又は消音偏差検出器と吸音ダ
クトの内部空間とを区画する皮膜に、当該皮膜の共鳴振
動を防止する共鳴振動防止手段を設けたので、騒音検出
器及び／又は消音偏差検出器を排気ガスや熱から保護し
ながら、従来よりＳ／Ｎを向上させることができ、よっ
て騒音音波や消音偏差レベルを正確に検出することがで
きる。これにより、消音効果を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による消音装置を示す断面図で
ある。

【図２】同騒音検出器に関連する部分の拡大断面図であ
る。

【図３】図２の変形例を示す部分断面図である。

【図４】図２の他の変形例を示す部分断面図である。

【図５】図２の更に他の変形例を示す部分断面図であ
る。

【図６】図５における［６］−［６］線方向の断面図で
ある。

【図７】従来の消音装置を示す断面図である。

【図８】消音信号発生装置の一構成例を示すブロック図
である。

【符号の説明】

２騒音検出器３消音偏差検出器４スピーカ５消音信号発生装置２３重り２５リブ３１吸音ダクト３５皮膜３７冷却管３８ダンパ３９ａ吸音材３９ｂ吸音材５５皮膜５７冷却管５８ダンパ５９ａ吸音材５９ｂ吸音材６１防振部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】騒音源の騒音を検出する騒音検出器と、
消音偏差レベルを検出する消音偏差検出器と、前記騒音
検出器の出力及び前記消音偏差検出器の出力を受け、前
記騒音と大きさが等しく、かつ逆位相の音波を吸音ダク
ト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とを備え、前記騒音検出器
及び／又は前記消音偏差検出器と、前記吸音ダクトの内
部空間とを区画するように断熱性の皮膜を設けた消音装
置において、前記皮膜に、該皮膜の共鳴振動を防止する
共鳴振動防止手段を設けたことを特徴とする消音装置。
【請求項２】前記共鳴振動防止手段は、前記皮膜の周
縁部に取り付けたダンパ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】前記騒音検出器及び／又は前記消音偏差
検出器を、吸音材を内部に張り付けた所定の長さを有す
る冷却管を介して前記吸音ダクトに取り付けると共に、
前記冷却管を防振材を介して前記吸音ダクトに接続した
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の消音装
置。
【請求項４】前記吸音材又は前記防振材の一部を前記
ダンパとして形成したことを特徴とする請求項３に記載
の消音装置。
【請求項５】前記冷却管の所定の長さを、消音すべき
前記騒音の最高周波数の１／２波長よりも短くしたこと
を特徴とする請求項３又は請求項４に記載の消音装置。
【請求項６】前記共鳴振動防止手段は、前記皮膜の中
心部に所定重量の重りを設けて成ることを特徴とする請
求項１に記載の消音装置。
【請求項７】前記共鳴振動防止手段は、前記皮膜の振
動面上に補強用のリブを設けて成ることを特徴とする請
求項１に記載の消音装置。