(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロホン本体と、
前記マイクロホン本体が一端に固定された中空のプローブ管と、
前記プローブ管の内部空間の少なくとも一部を充填するように設けられた吸音手段と、
前記プローブ管の両端に該プローブ管の内部を密封するよう設けられたフィルム部材と、
を具備することを特徴とするプローブマイクロホン。
【請求項２】
一端が騒音源に接続された排気ダクトに対して排気ガスの流れの向きにリファレンスマイク、二次音源及びエラーマイクがこの順に設置され、前記リファレンスマイク及び前記エラーマイクの受信した音波を処理して前記二次音源から消音用の音波を発生させる電子消音システムであって、
前記リファレンスマイクと前記エラーマイクのうちの少なくとも一方が、
マイクロホン本体と、
前記マイクロホン本体が一端に固定された中空のプローブ管と、
前記プローブ管の内部空間の少なくとも一部を充填するように設けられた吸音手段と、
前記プローブ管の両端に該プローブ管の内部を密封するよう設けられたフィルム部材と、
を具備することを特徴とする電子消音システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、固有の共振周波数で生じる周波数応答のピークが抑圧されたプローブマイクロホン装置及びそれを使用した電子消音システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２は、一般的な電子消音システムの構成を概略的に示しており、消音用の音波を発生する二次音源を挟んでリファレンスマイクとエラーマイクとを排気ダクトに沿って配置し、ダクト内の騒音と逆相の音波を二次音源からダクト内に放音して騒音を打ち消すようにしたものである。同図において、騒音源２に一端が接続された排気ダクト１には、排気ダクト１内を流れる排気ガスの向きＹの方向に、即ち上流から下流へ向かって、騒音源２に近い側から順に、リファレンスマイク３、二次音源４及びエラーマイク５が配置され、リファレンスマイク３及びエラーマイク５の出力信号は処理ユニット６で処理されてから二次音源４へ与えられる。
【０００３】
処理ユニット６においては、リファレンスマイク３で受信した音波を表すアナログ信号は、ディジタル信号へ変換されてから、適応型フィルタ７によって処理された後、アナログ信号へ変換され、二次音源４へ与えられて消音用の音波として排気ダクト１内へ放音される。
【０００４】
リファレンスマイク３の出力信号をディジタル信号に変換した信号は、コントローラ８にも印加され、更に、コントローラ８はエラーマイク５からのアナログ出力信号をディジタル変換した信号をエラー信号として受け取る。コントローラ８は、エラー信号が最小になるように、適応型フィルタ７のフィルタ係数を決定する。
【０００５】
一方、図２の電子消音システムにおいて、リファレンスマイク３やエラーマイク５として、排気ダクト内の音の収音のためにマイクロホン本体の先端に細長いプローブ管（パイプ管）を接続した、いわゆるプローブマイクロホンを使用することがある。こうした電子消音システムを高温環境下で動作させる場合には、リファレンスマイク３やエラーマイク５を高温の排気ガスから保護するために、プローブ管を可能な限り長くしてマイクロホン付近で十分に熱を逃がすようにしていた。
【０００６】
しかし、このプローブマイクロホンは、プローブ管の内部空間固有の共振周波数を有することによって共鳴を起こし、図３の（Ａ）に示すような、複数の周波数でピークが発生する周波数特性を持つことが知られており、こうした周波数応答のピークが消音対象周波数内にあると、消音システムの消音動作が不安定になるという欠点がある。
【０００７】
これを回避するための１つの方法は、プローブ管の寸法を変えて周波数応答のピークが高い周波数側で発生するようにし、ピークを消音対象周波数外に移動させることである。しかし、高い周波数側へピークを移動させるためには、プローブ管の内径が同じであるならば、プローブ管のパイプ長を短くしなければならない。しかし、パイプ長が短くなると、プローブ管による放熱が十分に行われないので、排気ガスが高温になるほど、マイクロホンも高温になる。そのうえ、マイクロホンを収容した保護ケースも高温の排気ダクトの近くに配置されることになるため、マイクロホンは常に高温に保たれ、結果的にマイクロホンの寿命を縮めることになる。
【０００８】
そこで、上記のようなプローブマイクロホンの周波数応答におけるピークを低減するために、特開平８−３３０８４号公報は、図３の（Ｂ）に示すように、プローブ管１２の一端にリファレンスマイク３又はエラーマイク５を固定し、プローブ管１２の内孔のマイクロホンの直前の部位にグラスウール等の吸音材１３を充填することによって周波数応答のピークを抑圧することを提案している。
【０００９】
この提案はプローブ管の周波数応答におけるピークを抑圧することができる優れたものではあるが、単に吸音材でプローブ管１２の内孔を充填しただけなので、長期にわたって使用していると、吸音材が排気ガスの湿気を吸収してしまって音が吸音材を通過しなくなるという課題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記の課題を解決するために成されたものであって、この発明は、加工性がよく、高温、多湿な場所の音をも検出することができるマイクロホン装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明は、
マイクロホン本体と、
前記マイクロホン本体が一端に固定された中空のプローブ管と、
前記プローブ管の内部空間の少なくとも一部を充填するように設けられた吸音手段と、
前記プローブ管の両端に該プローブ管の内部を密封するよう設けられたフィルム部材と、
を具備することを特徴とするプローブマイクロホン、
を提供する。
【００１２】
また、この発明は、
一端が騒音源に接続された排気ダクトに対して排気ガスの流れの向きにリファレンスマイク、二次音源及びエラーマイクがこの順に設置され、前記リファレンスマイク及び前記エラーマイクの受信した音波を処理して前記二次音源から消音用の音波を発生させる電子消音システムであって、
前記リファレンスマイクと前記エラーマイクのうちの少なくとも一方が、
マイクロホン本体と、
前記マイクロホン本体が一端に固定された中空のプローブ管と、
前記プローブ管の内部空間の少なくとも一部を充填するように設けられた吸音手段と、
前記プローブ管の両端に該プローブ管の内部を密封するよう設けられたフィルム部材と、
を具備することを特徴とする電子消音システム、
を提供する。
【００１３】
【作用】
プローブ管に充填された吸音材は、プローブ管の内部空間の固有周波数に起因する周波数応答のピークを抑圧する。第１及び第２のフィルム部材は、音の透過は許容するが空気や湿気を通さない。これにより、吸音手段が外部から遮断され、その吸音特性に対する湿気の影響が除去される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は、この発明に係るプローブマイクロホン装置の１つの実施の形態を電子消音システムのリファレンスマイクに適用した場合の構成を示している。図１において、排気ダクト１の壁面に形成された貫通穴１４に音取り出しパイプ１５の一端をネジ止めその他の適宜の手段で固定し、音取り出しパイプ１５の他端に連結金具１６の一端を適宜の手段によって取り付ける。連結金具１６の他端にはプローブ管１７の一端が適宜の手段によって取り付けられ、プローブ管１７の他端にはリファレンスマイク３が固定金具１８によって固定される。プローブ管１７及びリファレンスマイク３によって、プローブマイクロホンが構成される。なお、リファレンスマイク３を保護するために、リファレンスマイク３の外部を保護ケース１９によって覆うようにすることが好ましい。
【００１５】
音取り出しパイプ１５、連結金具１６及びプローブ管１７のそれぞれの内部空間は、排気ダクト１内を伝搬する音を取り出してリファレンスマイク３へ伝えるのに必要な内径を有する。
【００１６】
図３に関連して既に述べたとおり、プローブ管１７は、その内部空間固有の共振周波数を有し、複数の周波数で共鳴するため、複数の周波数でピークが発生する周波数特性を持つ。この周波数応答のピークが消音対象周波数内にあると、消音システムの消音動作を不安定にするため、こうした周波数特性におけるピークを抑圧する目的で、プローブ管１７の内部空間の適所にグラスウール等の吸音材２０を適量充填する。
【００１７】
更に、プローブ管１７を密封して吸音材２０を外部から遮断する目的で、連結金具１６の内部に、第１の高分子フィルム２１をプローブ管１７の一端に密着するように設けると共に、プローブ管１７の他端に第２の高分子フィルム２２を密着させてプローブ管１７とリファレンスマイク３との間に第２の高分子フィルム２２を配置する。第１の高分子フィルム２１と第２の高分子フィルム２２とは、空気や湿気を通さず、排気ガスによって化学的、物理的変化を生じないばかりでなく音の透過性の良好な材料で作られることが必要であり、使用状況によっては高温に耐えるものでなければならない。例えばテフロン、ポリ塩化ビニリデン、ポリプロピレン等が高分子フィルム２１、２２の材料として好適である。
【００１８】
プローブ管１７の両端を上記の性質を持つ第１の高分子フィルム２１及び第２の高分子フィルム２２によって密封することにより、マイクロホンの命とも言うべき振動板に排気ガスが直接当たることを防止することができ、マイクロホンの寿命を延ばすことができる。
【００１９】
以上説明したとおり、図１の（Ａ）においては、プローブマイクロホン装置は、プローブ管１７と、プローブ管１７の内部空間の少なくとも一部を充填する吸音材２０と、プローブ管１７を密封するようにプローブ管１７の両端に設けられた高分子フィルム２１、２２と、プローブ管１７の一端に取り付けられたリファレンスマイク３とを有する。こうした構成のプローブマイクロホン装置の周波数特性を、プローブ管１７の内径を１０ｍｍ、プローブ管１７の長さを１３０ｍｍ、第１の高分子フィルム２１の有効振動径を２５ｍｍ、第２の高分子フィルム２２の有効振動径を２０ｍｍ、第１及び第２の高分子フィルム２１、２２の厚みを０．０５ｍｍ、第１及び第２の高分子フィルム２１、２２の材質をテフロンとした場合について測定したところ、図１の（Ｂ）に示す結果を得た。このグラフから、周波数応答におけるピークが効果的に抑圧されていることがわかる。したがって、図１の（Ａ）に示すプローブマイクロホン装置を電子消音システムに使用するならば、所望の消音効果を得ることができる。しかも、プローブ管１７の両端を上記の材質の第１の高分子フィルム２１と第２の高分子フィルム２２とによって密封したので、これらの高分子フィルム２１、２２によって音が減衰されることがなく、しかも、吸音材２０が外部から遮断されるので、吸音材２０の所望の吸音特性を長期にわたって維持することが可能になる。
【００２０】
実際には、排気ガスが音取り出しパイプ１５や連結金具１６で冷却されて水滴を生じることがあるので、適所に、例えば連結金具１６に水抜き穴２３を形成することが好ましい。
【００２１】
これまでは電子消音システムのリファレンスマイク３の設置個所について説明してきたが、エラーマイク５の設置個所も同様の構成とすることにより、リファレンスマイクの場合と同じ効果を奏することができる。
【００２２】
【発明の効果】
以上、この発明に係るプローブマイクロホン装置の１つの実施の形態を説明したところから明らかなとおり、この発明は、プローブ管の両端をフィルム部材によって密封したので、吸音手段が外部から遮断され、吸音手段の所望の吸音特性を長期にわたって維持することが可能になるという格別の効果を奏する。したがって、この発明に係るプローブマイクロホン装置を電子消音システムに適用することにより、消音対象周波数の音を確実に消すことができるばかりでなく、プローブ管を長く取ることが可能なので、排気ガスが高温のときでもマイクロホンに高温が伝わるのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  （Ａ）は、この発明に係るプローブマイクロホン装置の１つの実施の形態を概略的に示す図であり、（Ｂ）はその周波数特性を示すグラフである。
【図２】  従来の電子消音システムの構成を概略的に示す図である。
【図３】  （Ａ）は、従来のプローブマイクロホン装置の周波数特性を示すグラフであり、（Ｂ）は、周波数特性を改善した公知のプローブマイクロホン装置の構成を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１：排気ダクト、  ３：リファレンスマイク、  １４：音取り出し口、１５：音取り出しパイプ、  １６：連結金具、  １７：プローブ管、  ２０：吸音材、  ２１、２２：高分子フィルム
【図１】
0003725709.tif 000002
【図２】
0003725709.tif 000003
【図３】
0003725709.tif 000004