(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が騒音源に接続されたダクトに、前記騒音源から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とのうちの少なくとも一方の前記騒音源側に、前記排気ガスの流速を遅くする遅速手段を設置したことを特徴とする電子消音システム。
【請求項２】
前記遅速手段が、前記排気ガスの流れに沿う断面が三角形をした楔形の壁であることを特徴とする請求項１記載の電子消音システム。
【請求項３】
前記遅速手段が、前記排気ガスの流れに沿う断面が四角形の壁であることを特徴とする請求項１記載の電子消音システム。
【請求項４】
前記リファランスマイク又は前記エラーマイクと前記壁の前記排気ガスの流れに直角な側面との距離が前記壁面の高さの１／２よりも小さいように前記壁を配置したことを特徴とする請求項２又は３記載の電子消音システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、排気流が速い場合であっても確実に騒音を消すことができる電子消音システム及び消音方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５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６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６２にも印加され、更に、コントローラ６２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６２は、エラー信号が最小になるように、適応型フィルタ６１のフィルタ係数を決定する。
【０００５】
しかしながら、このような電子消音システムにおいて、排気ダクトの壁に穴を開けて音を検出するというような方法では、排気ダクト１内の排気ガスの流速が大きくなると、消音対象周波数以外の音が増加し、Ｓ／Ｎ比が悪くなり、消音効果が悪くなるという問題があった。この問題を解決するために、従来は、図６の（Ａ）に示すように、リファレンスマイク３及びエラーマイク５の両方又はいずれか一方を、排気ガス中に配置した砲弾型又は流線形のノーズコーン７の中にを設置するようにしたり、図６の（Ｂ）に示すように、リファレンスマイク３及びエラーマイク５の両方又はいずれか一方の設置個所において排気ダクト１の壁面に、通音用のスリット８を形成し、スリット８を囲む空間９を有する突出部１０を設けて突出部１０の排気ダクト１に平行な面１１にリファレンスマイク３又はエラーマイク５を設置するようにしていた。
【０００６】
しかし、図６の（Ａ）及び（Ｂ）にそれぞれ示すノーズコーン７や突出部１０を設置すると、消音装置の構造自体が複雑になってしまい、排気ガスが４００°Ｃにも達するような場合には、そのような排気ガスに耐え得る構造とすることが難しいという課題があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記の種々の課題を解決するために成されたもので、この発明は、排気流の速度が大きい場合や排気流れの温度が高い場合であっても、確実に消音効果を奏することができる電子消音システムを提供することを目的とする。
【０００８】
【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、
一端が騒音源に接続された排気ダクトに、前記騒音源から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とのうちの少なくとも一方の前記騒音源側に、前記排気ガスの流速を遅くする遅速手段を設置したことを特徴とする電子消音システム、
を提供する。
【０００９】
前記遅速手段は、この発明の１つの実施の形態においては、前記排気ガスの流れに沿う断面が三角形をした楔形の壁、又は、前記排気ガスの流れに沿う断面が四角形の壁である。
【００１０】
前記壁は、前記リファレンスマイク又は前記エラーマイクと前記壁の前記排気ガスの流れに直角な側面との距離が前記壁面の高さの１／２よりも小さいように配置されることが好ましい。
【００１１】
【作用】
遅速手段は、リファレンスマイク又はエラーマイクの設置個所において局所的に排気ガスの流速を遅くするので、排気ガスの流速が大きい場合であっても、ＳＮ比の悪化に起因する消音効果の劣化が防止される。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明に係る電子消音システムの１つの実施の形態を図１及び図２を参照して説明する。なお、図１及び図２において、図５及び図６に示す構成要素と同じ又は同様の構成要素は同一の参照符号によって指示されている。
【００１３】
図１において、排気ダクト１の適宜の個所の壁面に貫通穴を形成し、その貫通穴に音検出部１２を排気ダクト１内の排気ガスが漏れないように取り付ける。音検出部１２は、排気ダクト１内の音を伝達することができるよう、一端から他端まで連なる空洞が形成された管で構成され、音検出部１２の他端にリフェレンスマイク３が取り付けられる。
【００１４】
音検出部１２に関して上流側に、即ち、騒音源２側に壁１３が設置される。図２の（Ａ）は壁１３の上面図、（Ｂ）はその正面図、（Ｃ）は側面図である。図１及び図２の（Ａ）〜（Ｃ）に示すとおり、壁１３は先端が尖った楔形をしており、壁１３の上面１４は二等辺三角形であり、主面１７から排気ダクト１の内壁へ向かう後面１６、即ち排気ガスの流れの向きＹに直角に且つ下流側に位置する面は、排気ダクト１の内壁と所望の角度、例えば９０度前後の角度なす。壁１３の排気ガスの流れの向きＹに沿う断面１５は、三角形をしている。壁１３の底面は、排気ガスの流れの向きＹに直角な方向の断面が排気ダクト１の内壁に隙間なく接合するよう、該内壁の曲率と同じ曲率を有する孤を成している。
【００１５】
なお、壁１３の材質は排気ダクト１と同じであることが望ましく、例えば鉄やステンレスであるが、これに限られるものではない。また、主面１７は、二等辺三角形の代わりに、四辺形であってもよい。
【００１６】
壁１３は音検出部１２の上流側に位置し、排気ガスの流れの向きＹに沿って徐々に高さを増す楔形をしているので、音検出部１２が排気ダクト１と連通する位置で局所的に排気ガスの流速を低減する作用を奏する。したがって、排気ダクト１内で排気ガスの流速が大きくても、音検出部１２が排気ダクト１と連通する位置では局所的に排気ガスの流速が遅くなるので、ＳＮ比の悪化に起因する消音効果の劣化が起こることがない。
【００１７】
図１及び図２の（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に示すとおり、壁１３の幅、長さ、高さをそれぞれＷ、Ｌ、Ｈとし、壁１３の後面１６と音検出部１２の中心線からの距離をＸとすると、例えば、Ｗ＝８００（ｍｍ）、Ｌ＝１０００（ｍｍ）、Ｈ＝１００（ｍｍ）である。壁１３をＸ≦Ｈ／２を満たす位置に設けるのが望ましいことが実験的に確認された。さらに、排気ダクト１の内径をＤ（ｍｍ）としたとき、壁１３の高さＨをＤのほぼ１８分の１程度とすると、壁１３が排気ガスの流れに影響を与えることがなく、しかも音検出部１２が位置する部分で局所的に排気ガスの流速を低減することが可能であることも実験的に確認された。
【００１８】
図３の（Ａ）及び（Ｂ）は、排気ダクト１内を伝搬する音に対する消音効果を検出するために排気ダクト１の出力に設置した検知マイクから出力される音の強さの周波数特性を示すグラフであって、（Ａ）は壁１３を設置しなかったときの周波数特性を、（Ｂ）は壁１３を設置したときの周波数特性を示しており、斜線を施した部分は５０〜１００Ｈｚの範囲の消音したい周波数即ち消音対象周波数である。実際、消音対象周波数付近のノイズレベルを抑制することが消音効率の向上につながることが判明している。そこで、消音対象周波数の周辺について見てみると、図３の（Ａ）のグラフにおいては、消音対象周波数周辺のレベルが高くなっており、消音対象周波数のうちの一部しか検出できないため、消音効果が劣る。これに対して、図３の（Ｂ）のグラフにおいては、消音周波数の周辺のレベルが低められているため、消音対象周波数全体をよく検出することができ、消音効果が向上する。
【００１９】
これまでの説明においては、壁１３は図２に示すような、先の尖った楔形のものであったが、壁１３の形状はこれに限られるものではなく、例えば図４の（Ａ）及び（Ｂ）に示す形状を取ることもできる。図４の（Ａ）に示す壁１３は一枚の板を折り曲げて形成したもので、（イ）はその斜視図、（ロ）はその上面図、（ハ）は正面図、（ニ）は側面図である。図示のとおり、壁１３は、排気ガスの流れの向きＹに平行な四辺形の主面１７と、主面１７に対して斜めに設けられた斜面１８と、主面１７に対してほぼ９０度をなし且つ斜面１８と同じ側に設けられた後面１６とから成る。この例においても、斜面１８及び後面１６の排気ダクト１の内壁と接する端部は、排気ダクト１の内壁に隙間なく接合するよう、該内壁の曲率と同じ曲率を有する孤を成している。なお、図４の（Ａ）に示す壁１３は１枚の板の折り曲げにより形成されるものに限定されることはなく、排気ガスの流れに沿う断面が四角形であればよい。
【００２０】
図４の（Ｂ）は、排気ダクト１の内壁が平面である部分に設置するための壁１３の形状を示しており、（イ）はその上面図、（ロ）は正面図、（ハ）は側面図である。図示のとおり、上面１４は四辺形であり、排気ガスの流れの向きＹに沿う断面は三角形、例えば直角三角形をなし、後面１６は四辺形をしており、それぞれの面は板で形成されている。
【００２１】
更に、これまでは、壁１３をリファレンスマイク３の上流側に配置する場合について説明してきたが、所望の消音効果を得るために、壁１３をリファレンスマイク３とエラーマイク５との上流側に配置することができる。また、場合によっては、リファレンスマイク３とエラーマイク５とのいずれか一方のみの上流側に壁１３を配置するようにしてもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上、この発明に係る電子消音システムの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、排気ガスの流速が大きい場合であっても、音検出部１２が排気ダクト１と連通する位置では局所的に排気ガスの流速が遅くなるので、ＳＮ比の悪化に起因する消音効果の劣化が生じることがないという格別の効果を奏する。
【００２３】
さらに、遅速手段を楔形の壁とすることができるので、製作が簡単である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る電子消音システムの１つの実施の形態を概略的に示す図である。
【図２】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）はそれぞれ、図１の壁の上面図、正面図、側面図である。
【図３】壁を設けたことによる消音効果を説明するための図であって、（Ａ）は壁を設けない場合の、（Ｂ）は壁を設けた場合の周波数特性をそれぞれ示す。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）はそれぞれ壁１３の変形例を示す図である。
【図５】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６】排気ガスの流速が速いときに従来行われたマイクの配置を示す図である。
【符号の説明】
１：排気ダクト、  ３：リファレンスマイク、  ５：エラーマイク、
１２：音検出部、  １３：壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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