(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源から騒音波を伝播する騒音流出管１の中途部に、該騒音波の高周波側の成分を消音する整音器Ｂを設け、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから枝管２を設けて、該枝管２の外端に前記騒音波の逆位相音波を惹起して、整音器Ｂにおいて消音されずに通過した低周波音波を打ち消すアクティブ消音スピーカ機構Ａを配置し、騒音源から伝播する騒音波を検出しアクティブ消音スピーカ機構Ａに送信するセンサーマイクロフォンＭを、整音器Ｂの入口側に配置したアクティブ消音装置において、
音波干渉点Ｏに音波を送るアクティブ消音スピーカ機構Ａの個数Ｎを、
（Ｎ−１）×定格入力電力時の音圧≧排気音・・・・（１）
Ｎ×γ×定格入力電力時の音圧≧排気音  ・・・・（２）
但し、γは０．２５〜０．５とする。
の２式より求めた個数としたことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項２】
請求項１記載のアクティブ消音装置において、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから円周方向に枝管２を設けて、枝管２はその一方または両方を音波干渉点Ｏから直交方向に突出した後に、騒音流出管１の方向に曲がった曲り管としたことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項３】
請求項１記載のアクティブ消音装置において、騒音源から騒音波を伝播する騒音流出管１の中途部に、該騒音波の高周波側の成分を消音する整音器Ｂを設け、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから枝管２・３・・を設けて、該枝管２・３・・の外端に前記騒音波の逆位相音波を惹起して、整音器Ｂにおいて消音されずに通過した低周波音波を打ち消すアクティブ消音スピーカ機構Ａを配置し、騒音源から伝播する騒音波を検出しアクティブ消音スピーカ機構Ａに送信するセンサーを構成するマイクロフォンＭを、整音器Ｂの入口側に配置したアクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａを配置する枝管２・３・・を、音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の場所に配置し、同様に音波干渉点Ｏより後部の騒音流出管１も音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の位置に配置することを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項４】
請求項１記載のアクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波の出力低下を検出すべく、エラーマイクロホンＥの出力をバンドパス処理して分析し、逆位相音波中の高周波部分の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項５】
請求項１記載のアクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波の出力低下を検出すべく、コントローラＣとアクティブ消音スピーカ機構Ａの間に電圧計または電流計により構成したセンサーを介装し、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａへの入力電力の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項６】
請求項１記載のアクティブ消音装置において、音波干渉点Ｏとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間に、２個を１組とした冷却器を、間を置いて配置したことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項７】
請求項１記載のアクティブ消音装置において、騒音流出管１の内部で整音器Ｂから音波干渉点Ｏの間の内周に、吸音材Ｗを貼設したことを特徴とするアクティブ消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、エンジン等の騒音源から排気管を介して発生する騒音波に対し、逆位相音波を発生して消音するアクティブ消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、騒音波に対して積極的に逆位相音波を発生して、音波干渉点において騒音波と逆位相音波を衝突させて相殺させ、消音する技術は公知とされている。例えば、米国特許第４，５２７，２８２号公報や、実公平６−１４００９号公報や、特公昭６０−２０７００号公報や、実公平４−４７３８０号公報や、実開平６−６０７１７号公報の如くである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、唯単にエンジンの排気管等の騒音流出管の中途部より分岐して、枝管を設け、該枝管の端部にアクティブ消音スピーカ機構を設けて、排気管内を通過する騒音波に対して逆位相音波を発して、枝管と排気管との合流部が構成する音波干渉点において、両音波を相殺させ消音していたのである。
【０００４】
しかし、アクティブ消音装置においては、アクティブ消音スピーカ機構Ａから発する逆位相音波のレベルの強さが、騒音流出管の長さや枝管の長さや、それぞれの管の径により決定される或る周波数において、特に音圧レベルが弱くなるという現象が発生するのである。この弱い音圧レベルの逆位相音波しか発生されない周波数の騒音波が、音源であるエンジンから発生される場合には、この騒音波の音圧レベルの方が勝るので、完全には逆位相音波により相殺し消音することが出来ず、結局アクティブ消音装置が上手く作動しないという状態が発生するのである。
【０００５】
本発明においては、騒音波の周波数が、アクティブ消音装置の具備した音圧レベルの弱い周波数部分に合致しないように、騒音流出管の長さや、枝管の長さや、それぞれの管の径を決定したものである。エンジンから出る騒音波の周波数は気筒数と回転数等により或る程度決定されるので、このファクターから決定される周波数帯域に、前述のアクティブ消音装置の騒音流出管の長さや、枝管の長さや、管の径によって決定される音圧レベルの低い周波数位置が一致しないように構成したものである。
【０００６】
また、該音圧レベルの低い周波数は、騒音流出管の長さに大きな決定要素が存在するので、最高の消音効率を奏する為には、常にエンジンから枝管との交流部である音波干渉点までの距離を全て同じ距離に設定する必要がある。しかし、該エンジンを搭載される船舶や、その他の作業機の種類によっては、このエンジンと音波干渉点Ｏまでの距離をＬ１を、常時一定の距離とすることが不可能なのである。本発明においては、エンジンから枝管までの騒音流出管の距離が一定でなくとも、常時、同じ周波数の所で音圧レベルが弱くなるように、Ｌ１の長さを一定としたものである。
【０００７】
実際はエンジンの位置と、枝管を取り付ける位置は、他の装置との関係で場所が限定されるので、間に整音器を介装して、一旦エンジンからの騒音管の径を拡げて、この部分で反響を発生させて、騒音源をこの整音器Ｂに置き換えるのである。これにより、エンジンから枝管までの距離が変更となっても、アクティブ消音装置を構成する上の騒音源は整音器Ｂとなるので、一定距離Ｌ１の決定が容易となるのである。
【０００８】
本発明は、騒音源と音波干渉点Ｏまでの距離である一定距離Ｌ１を一定にする為に、元の騒音源であるエンジンと、音波干渉点Ｏとの間に、置換した騒音源である整音器Ｂを配置したものである。これにより、アクティブ消音装置の音圧レベルの強弱を示す、スピーカー能力余裕度パターンを固定することが出来るので、エンジンの発する騒音波に対して、音圧レベルの弱い周波数が一致しないようなアクティブ消音装置を構成することが出来るのである。
【０００９】
また従来は、エンジンと音波干渉点との間の任意の位置に、騒音波の情報を検出するセンサーマイクロフォンＭを配置していたのである。そして、該センサーマイクロフォンＭとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間には、遮断するものが介装されていなかったので、両者の間でスピーカからの音がセンサーマイクロフォンＭにフィードバックすることによる消音効果の減少状態が発生し、これが新たな高周波騒音となることがあったのである。
【００１０】
本発明においては、センサーマイクロフォンＭを、整音器Ｂの前方に設けて、センサーマイクロフォンＭとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間の関係を遮断して、両者の間で共鳴状態が発生しないように構成し、新たな騒音の発生を回避したものである。
【００１１】
以上のように基本的に構成したアクティブ消音装置に対して、音波干渉点Ｏを中心として配置する枝管２・３・・を、コンパクトに収納可能な状態の曲り管としたり、または音波干渉点Ｏを中心として、枝管２・３・・を球方向の全ての方向に任意に突出配置し、音波干渉点Ｏから後部の騒音流出管１も、音波干渉点Ｏを中心とする球の方向の任意の位置に突出したものである。
【００１２】
また、複数のアクティブ消音スピーカ機構Ａが配置された場合に、該複数のアクティブ消音スピーカ機構Ａの中の１つでも故障して、正常な逆位相音波を発生しない場合には、自動制御により他のアクティブ消音スピーカに負荷が掛かり、正常な消音効果が発揮できなくなるので、このアクティブ消音スピーカの故障発生を分析判断する機構を設けたものである。
【００１３】
更に、音波干渉点Ｏとアクティブ消音スピーカとの間に、２個を１組とした冷却器を間を置いて配置することにより、温度差により発生する滞留を回避して、温度低減効果を向上したものである。また騒音流出管１の整音器Ｂから音波干渉点Ｏまでの間の内部に吸音材Ｗを貼設して、更に消音効果を向上した。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するための手段を説明する。
請求項１においては、騒音源から騒音波を伝播する騒音流出管１の中途部に、該騒音波の高周波側の成分を消音する整音器Ｂを設け、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから枝管２を設けて、該枝管２の外端に前記騒音波の逆位相音波を惹起して、整音器Ｂにおいて消音されずに通過した低周波音波を打ち消すアクティブ消音スピーカ機構Ａを配置し、騒音源から伝播する騒音波を検出しアクティブ消音スピーカ機構Ａに送信するセンサーマイクロフォンＭを、整音器Ｂの入口側に配置したアクティブ消音装置において、
音波干渉点Ｏに音波を送るアクティブ消音スピーカ機構Ａの個数Ｎを、
（Ｎ−１）×定格入力電力時の音圧≧排気音・・・・（１）
Ｎ×γ×定格入力電力時の音圧≧排気音  ・・・・（２）
但し、γは０．２５〜０．５とする。
の２式より求めた個数としたものである。
【００１５】
請求項２においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから円周方向に枝管２を設けて、枝管２はその一方または両方を音波干渉点Ｏから直交方向に突出した後に、騒音流出管１の方向に曲がった曲り管としたものである。
【００１６】
請求項３においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、騒音源から騒音波を伝播する騒音流出管１の中途部に、該騒音波の高周波側の成分を消音する整音器Ｂを設け、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから枝管２・３・・を設けて、該枝管２・３・・の外端に前記騒音波の逆位相音波を惹起して、整音器Ｂにおいて消音されずに通過した低周波音波を打ち消すアクティブ消音スピーカ機構Ａを配置し、騒音源から伝播する騒音波を検出しアクティブ消音スピーカ機構Ａに送信するセンサーを構成するマイクロフォンＭを、整音器Ｂの入口側に配置したアクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａを配置する枝管２・３・・を、音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の場所に配置し、同様に音波干渉点Ｏより後部の騒音流出管１も音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の位置に配置するものである。
【００１７】
請求項４においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波の出力低下を検出すべく、エラーマイクロホンＥの出力をバンドパス処理して分析し、逆位相音波中の高周波部分の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したものである。
【００１８】
請求項５においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波の出力低下を検出すべく、コントローラＣとアクティブ消音スピーカ機構Ａの間に電圧計または電流計により構成したセンサーを介装し、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａへの入力電力の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したものである。
【００１９】
請求項６においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、音波干渉点Ｏとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間に、２個を１組とした冷却器を、間を置いて配置したものである。
【００２０】
請求項７においては、請求項１記載のアクティブ消音装置において、騒音流出管１の内部で整音器Ｂから音波干渉点Ｏの間の内周に、吸音材Ｗを貼設したものである。
【００２１】
【作用】
請求項１によれば、音波干渉点Ｏに音波を送るアクティブ消音スピーカ機構Ａの個数Ｎを、
（Ｎ−１）×定格入力電力時の音圧≧排気音・・・（１）
Ｎ×γ×定格入力電力時の音圧≧排気音  ・・・（２）
但し、γは０．２５〜０．５とする。
の２式より求めた個数としたので、通常時はアクティブ消音スピーカ機構Ａに対し、比較的軽い負荷において消音が可能であり、耐久性の向上が図れる。またアクティブ消音スピーカ機構Ａの１組が損傷しても、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａにて消音が可能であり、信頼性の高いアクティブ消音装置とすることができる。
【００２２】
請求項２によれば、枝管２は、その一方または両方を音波干渉点Ｏから直交方向に突出した後に、騒音流出管１の方向に曲がった曲り管としたので、騒音流出管１から直交方向に突出する枝管２・３・・を、騒音流出管１の方向に曲げてコンパクトに収納することが出来るので、アクティブ消音装置を配置するスペースが少ない場合にでも、取付けが可能となる。
【００２３】
請求項３によれば、アクティブ消音スピーカ機構Ａを配置する枝管２・３・・を、音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の場所に配置し、同様に音波干渉点Ｏより後部の騒音流出管１も音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の位置に配置することにより、枝管２・３・・に加えて、音波干渉点Ｏから排出側の尾管も、その方向を任意に配置しても十分な消音効果を得ることが出来るので、騒音流出管１や枝管２・３・・や尾管の配置設計が容易にできる。
【００２４】
請求項４によれば、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波が出力低下したことを検出すべく、エラーマイクロホンＥの出力をバンドパス処理して分析し、逆位相音波中の高周波部分の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したので、別にアクティブスピーカ損傷センサーＳのようなものを設ける必要なく、コントローラＣの部分を兼用して、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷を検出することが出来る。
【００２５】
請求項５によれば、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波の出力低下を検出すべく、コントローラＣとアクティブ消音スピーカ機構Ａの間に電圧計または電流計により構成したセンサーを介装し、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａへの入力電力の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したので、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷を確実に検出することができて、アクティブ消音装置の信頼性を向上することが出来る。
【００２６】
請求項６によれば、音波干渉点Ｏとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間に、２個を１組とした冷却器を、間を置いて配置したので、従来の如く冷却器が１個の場合に発生していたアクティブ消音スピーカ機構Ａの部分の対流による温度上昇により、アクティブスピーカが損傷していたのを、冷却器９と１０の間でのみ対流させることにより、完全にアクティブ消音スピーカ機構Ａの部分の温度を低くし、かつ音圧レベルはそのままとすることが出来る。
【００２７】
請求項７によれば、アクティブ消音装置において、騒音流出管１の内部で整音器Ｂから音波干渉点Ｏの間の内周に、吸音材Ｗを貼設したので、該騒音流出管１の特に、整音器Ｂと音波干渉点Ｏの間の位置で、吸音材Ｗによっても消音効果を得ることが出来る。
【００２８】
【実施例】
次に実施例を説明する。図１は本発明の構成を示す図面であり、センサーマイクロフォンＭを整音器Ｂの前に配置し、整音器Ｂと音波干渉点Ｏまでの一定距離Ｌ１を長く構成したアクティブ消音装置の側面図である。
【００２９】
図２は図１において一定距離Ｌ１を短く構成したアクティブ消音装置の側面図、図３は本発明のアクティブ消音装置を示す模式図、図４は本発明のアクティブ消音装置により決定する、スピーカー能力余裕度パターンを示す図面である。
【００３０】
図５は枝管２・３を曲り管により構成したアクティブ消音装置を示す図面、図６は枝管２・３が直管である場合と曲り管である場合との音圧レベルの比較を示す図面、図７は枝管２・３・・を水平面で角度を変更する状態を示す図面、図８は該角度を９０度とした場合と、４５度とした場合と、１３５度とした場合の音圧レベルの比較を示す図面、図９は枝管２・３を水平に直交配置した場合の俯瞰図である。
【００３１】
図１０は水平と垂直に直交配置した場合の俯瞰図、図１１は図９と図１０の場合の音圧レベルの比較を示す図面、図１２は騒音流出管１の開口端部からエラーマイクロホンＥまでの位置Ｌ５を示す図面、図１３はアクティブ消音スピーカ機構ＡとコントローラＣの間に、電圧計又は電流計により構成したアクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷センサーを配置した構成を示す回路図である。
【００３２】
図１４はエラーマイクロホンＥからコントローラＣへのフィードバック回路にバンドパスフィルターを配置してアクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を検出する機構を示す回路図である。
【００３３】
図１５はアクティブ消音スピーカ機構Ａと音波干渉点Ｏとの間に、２個１組の冷却器９・１０を介装した状態を示す図面、図１６は該冷却器９・１０を配置したことにより、音圧レベルとアクティブ消音スピーカ機構Ａの前部の温度の変化を示す図面である。
【００３４】
従来は、整音器Ｂをエンジンと音波干渉点Ｏとの間に介装して、実際の音源であるエンジンを移動して、整音器Ｂが仮音源であるように置換するという技術は考えられていなかったのである。故に、エンジンが船舶に搭載された場合や、ビルの発電用に配置された場合において、配管上の問題からのみ、アクティブ消音スピーカ機構Ａが配置されており、音源であるエンジンと音波干渉点Ｏとの距離を考慮する配置は成されていなかったのである。
【００３５】
このような場合に、エンジンと音波干渉点Ｏとの一定距離Ｌ１が長くなった場合には、騒音源からの騒音波と、アクティブ消音スピーカ機構Ａから発生する逆位相音波とが相殺されて消音される度合いであるスピーカー能力余裕度は、０以下となる周波数が沢山あったのである。このようにスピーカー能力余裕度が０以下となるということは、騒音波の方が逆位相音波よりも音圧レベルが高い為に、騒音波が残ってしまうという状態である。逆にスピーカー能力余裕度が０以上ということは、逆位相音波の方が騒音波よりも音圧レベルが大きいので完全に相殺して消音することが出来るということである。
【００３６】
以上のようなスピーカー能力余裕度からすると、一定距離Ｌ１が大きくなると、騒音波の周波数のあちこちでスピーカー能力余裕度が０以下の部分が発生し、この周波数の騒音波は消音出来ずに残ることになるのである。これは、一定距離Ｌ１が長くなると、長い騒音流出管１の中で共鳴して、色々の周波数の騒音波がでる為に、アクティブ消音スピーカ機構Ａから発する逆位相音波が、この騒音波に対応できず、消音できない部分が発生するということが原因である。本発明は、エンジンと音波干渉点Ｏとの間に整音器Ｂを配置して，該整音器Ｂを高周波消音器により構成し、高周波部分を該整音器Ｂによりまず消音し、該整音器Ｂにより消音できない低周波は整流して、この整音器Ｂが音源であるごとくに構成することにより、図３に示す如く、一定距離Ｌ１を短くすることが出来るのである。
【００３７】
該一定距離Ｌ１が短くなると、低周波の騒音波が整えられた状態となり、アクティブ消音装置のスピーカー能力余裕度パターンも整理された状態となり、図４に示す如く、スピーカー能力余裕度パターンが簡潔な形に変化されるのである。該図４において、スピーカー能力余裕度が０以下となる、即ち消音が不可能な周波数は、Ｐ１とＰ３とＰ４の周波数のみとなり、Ｐ２の部分が０に近いスピーカー能力余裕度となるのである。
【００３８】
以上の如く、Ｐ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４の周波数におけるスピーカー能力余裕度が、消音困難になる可能性が高いということは理解できれば、この周波数の騒音波が出ないように音源を構成すれば良いのである。エンジンからでる騒音波の周波数は一般に、気筒数と回転数により決定され、最も音圧レベルの高い騒音周波数の部分が、前述のＰ１・Ｐ２・Ｐ３・Ｐ４の周波数と合致しないようにすれば良いのである。
【００３９】
そして、エンジンのスロットルの変化により前記最大音圧レベルの波数がある幅内で変化するので、このエンジンの使用回転数範囲できまる周波数の最低と最大の範囲、即ち、ｆmin とｆmax は、エンジンと機種と使用回転数により決定され、これらの値は自由に設定することが出来ないので、逆に、該ｆmin とｆmax の間の幅が、前記Ｐ１・Ｐ２の間に入るように、アクティブ消音装置の一定距離Ｌ１を決定することが出来るのである。
【００４０】
この原理から一定距離Ｌ１を決定するのが、次の数式３である。この式により一定長さＬ２を決定するのが、消音効果が最高となるのである。
【００４１】
【数１】
0003636215.tif 000002
【００４２】
また、前記スピーカー能力余裕度パターンを変更するのは、一定距離Ｌ１の値だけではなくて、図３に示す、アクティブ消音装置のアクティブ消音スピーカ機構Ａと音波干渉点Ｏとの間の距離である枝管２・３の一定長さＬ２も、これに影響するのである。
この一定長さＬ２の長さを決定するのが、次の数式４である。この式により一定長さＬ２を決定することにより、消音効果が最高となるのである。
【００４３】
【数２】
0003636215.tif 000003
【００４４】
また、図１において、センサーマイクロフォンＭを整音器Ｂの前部につけることにより、センサーマイクロフォンＭとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間に、整音器Ｂが配置されることにより、両者の間を遮断することが出来るのである。該整音器Ｂは高周波騒音消音器の役目をすると同時に、該膨張部分により、騒音波の連続的の伝播を断つ役目があるのである。
【００４５】
このように、整音器Ｂを境にして、エンジン側の騒音波と、アクティブ消音スピーカ機構Ａの側の騒音波の関係を整音器Ｂが断つことにより、センサーマイクロフォンＭが情報として採取した情報で、アクティブ消音スピーカ機構Ａから逆位相音波を発生する場合に、センサーマイクロフォンＭとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間の干渉により発生する新たの高周波騒音が回避することが出来るのである。従来は、整音器Ｂが設けられておらず、整音器の代わりにパッシブ消音器として高周波消音器が取付られている場合にも、整音器Ｂと音波干渉点Ｏとの間の位置にセンサーマイクロフォンＭが配置されていたので、両者の間で共鳴状態が発生して、これが新たな騒音源となっていたのである。この不具合を解消することが出来たのである。
【００４６】
また、図１に示す如く、騒音流出管１の上には整音器Ｂが配置されて、音波干渉点Ｏが構成され、該音波干渉点Ｏから後部にある程度の長さの騒音流出管１がさらに必要なのである。そして該騒音流出管１の音波干渉点Ｏから最後端にかけても整音器Ｂと音波干渉点Ｏの間で発生するのと同様な音響的現象が発生するため、距離Ｌ３は、次の数式５のように求めるのが最適なのである。
【００４７】
【数３】
0003636215.tif 000004
【００４８】
図３において示す如く、騒音流出管１の内部で、整音器Ｂから音波干渉点Ｏまでの間の内壁に吸音材Ｗを貼設しており、これによっても、高周波騒音を吸音し消音することができる。
図５においては、上記のような基本的なアクティブ消音装置において、音波干渉点Ｏにおいて、騒音流出管１から分岐した２本の枝管２・３の先端を、騒音流出管１と平行した方向に曲り管とした構成が開示されている。従来は、枝管２・３は騒音流出管１に対して直交する方向に突設されており、これ以外は考えられないとされていた。本発明者は、該枝管２・３が直管である場合と曲り管である場合とで、音圧レベルにおいて差があるかどうかを比較した。その結果、図６に示す如く、音圧レベルにおいては差が発生しないことが判明したのである。故に、音波干渉点Ｏからは直交する方向には出るが、その後直ぐに騒音流出管１と平行する方向に曲り管として、枝管２・３の配置に場所を取らないように構成したものである。
【００４９】
図７と図８においては、枝管２・３を平面内に配置した場合でも、音波干渉点Ｏが同じであれば、枝管２・３を水平面内で、どの方向に曲げたとしても、音圧レベルに変化が無いことが判明した。図８においては、図７のａ１、ａ２、ａ３の角度９０度が、ａ１とａ３が４５度に、ａ３が１３５度に変化した場合が図示されているが、音圧レベルのおいては大きな変更はないことが判る。
ａ１は枝管２と騒音流出管１の整音器Ｂ側の成す角度、ａ２は整音器Ｂ側の騒音流出管１と枝管３の成す角度、ａ３は枝管３と騒音流出管１の排出側の成す角度である。
【００５０】
図９と図１０と図１１においては、枝管２と３が立体方向に垂直に配置された実施例を示している。図９・図１０において、角度ｂとは、枝管２と枝管３が成す角度であり、該角度ｂが９０度の場合と１８０度の場合の、音圧レベルと周波数の関係が図１１に図示されている。角度ｂが９０度の場合と１８０度の場合とで殆ど音圧レベルの変化は表れないということが判明したので、枝管２・３・・は、音波干渉点Ｏを中心とする球の方向へ、どの方向に突設しても良いということとなる。前述のａ３の角度も任意で良いということから、音波干渉点Ｏからの騒音流出管１の出口側の尾管を含めて、音波干渉点Ｏを中心とする球の方向の何処へ向けて突設されても良いものである。
【００５１】
図１２は、エラーマイクロホンＥの配置を決定する図面である。音波干渉点Ｏを通過後の騒音流出管１の出口側に、アクティブ消音スピーカ機構Ａから発進する音波を補正すべく、消音後の騒音波を検出するエラーマイクロホンＥを配置したアクティブ消音装置において、該エラーマイクロフォンＥの騒音流出管１の出口からの取付距離Ｌ５を、次の数式６により得る。この式によって決定したＬ５が最高のエラーマイクロホンＥの位置となるのである。
【００５２】
【数４】
0003636215.tif 000005
【００５３】
図１３においては、アクティブ消音スピーカ機構ＡとコントローラＣとの間の位置に、電圧計や電流計により構成したアクティブスピーカ損傷センサーＳを設け、該アクティブスピーカ損傷センサーＳによりアクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷を検出し、アクティブ消音スピーカ機構Ａの１個が損傷していると判断すると、すぐにアクティブ消音スピーカ機構Ａの交換を促すことにより、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａの入力電力が増大し、無理が掛かるのを阻止するのである。
【００５４】
図１４においては、複数のアクティブ消音スピーカ機構Ａが配置した場合に、該アクティブ消音スピーカ機構Ａの一部が損傷すると、逆位相音波を自動制御で出すべく構成しているので、故障していないアクティブ消音スピーカ機構Ａの方に大出力を出すことが要求される為に、無理が発生し、消音能力が低下するのである。また残ったアクティブ消音スピーカ機構Ａから出る逆位相音波は、歪んだり、高周波音波が発生されるのである。本発明においては、該エラーマイクロホンＥにより収録した騒音波をロウパスフィルタに駈けて、高周波の部分だけを取出、分析することにより、アクティブ消音スピーカ機構Ａの一部が損傷しているということを検出するのである。このアクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷の発見により、警告ブザーを鳴らしたり、警告ランプを付けて、オペレーターに新なアクティブ消音スピーカ機構Ａの装着を促すのである。
【００５５】
また、アクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａから発生する逆位相音波が騒音波の音圧レベルを下回った場合には、消音が不可能となる。アクティブ消音スピーカ機構Ａを１台から２台に増加することにより、音圧レベルが６デシベル程度増加する。これは１個のアクティブスピーカにすると、入力電力が４倍になっていることを意味する。アクティブ消音装置においてアクティブスピーカの耐久性を考慮すると、入力電力は２５〜５０％に抑えるのが良い。そして、アクティブスピーカが損傷しても、残りのアクティブ消音スピーカ機構Ａにより消音可能であることが必要である。このことから、アクティブスピーカの個数Ｎが決定される。即ち、音波干渉点Ｏに音波を送るアクティブ消音スピーカ機構Ａの個数Ｎを、
（Ｎ−１）×定格入力電力時の音圧≧排気音・・・（１）
Ｎ×γ×定格入力電力時の音圧≧排気音  ・・・（２）
但し、γは０．２５〜０．５とする。
の２式より求めた個数としたものである。
【００５６】
図１５と図１６においては、騒音流出管１からアクティブ消音スピーカ機構Ａまでの間に、間を置いて配置した一対の冷却器９・１０を配置した場合について説明する。従来から、枝管２・３・・の部分の温度の上昇を抑える、１個の冷却器を配置する技術は公知とされていたのである。しかし、該１個の冷却器を配置した場合には、騒音流出管１の側が高温となり、枝管２・３・・との間に発生する対流の為に十分な温度低減効果が得られなかったのである。また、１個の冷却装置において十分な温度低減効果を得るためには、大形の冷却装置が必要であり、音響抵抗の増加によるスピーカの出力低下を招くこととなる。
【００５７】
本発明においては、冷却器９・１０を一対として、騒音流出管１とアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間に配置して、１段アクティブ消音装置の冷却器９と、２段目の冷却器１０との間には、空気の入る間隙を構成し、対流を抑制し、２段目の冷却器１０を効率良く作動させるのである。図１６においては、冷却器が１段の場合と２段の場合とでアクティブ消音スピーカ機構Ａの前後における音圧レベルの変化と、温度の変化を示している。冷却器９・１０を２個介装した場合にも、音圧レベルは殆ど変化しないことが判り、冷却効率が確かに向上しているので、このように２組一対の冷却器９・１０を、騒音流出管１とアクティブ消音スピーカ機構Ａの間に配置したのである。
【００５８】
【発明の効果】
本発明は以上の如く構成したので、次のような効果を奏するのである。
請求項１の如く、アクティブ消音装置において、音波干渉点Ｏに音波を送るアクティブ消音スピーカ機構Ａの個数Ｎを、
（Ｎ−１）×定格入力電力時の音圧≧排気音・・・（１）
Ｎ×γ×定格入力電力時の音圧≧排気音  ・・・（２）
但し、γは０．２５〜０．５とする。
の２式より求めた個数としたので、通常時はアクティブ消音スピーカ機構Ａに対し、比較的軽い負荷において消音が可能であり、耐久性の向上が図れる。またアクティブ消音スピーカ機構Ａの１組が損傷しても、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａにて消音が可能であり、信頼性の高いアクティブ消音装置とすることができた。
【００５９】
請求項２の如く、請求項１記載のアクティブ消音装置において、騒音源から騒音波を伝播する騒音流出管１の中途部に、該騒音波の高周波側の成分を消音する整音器Ｂを設け、該整音器Ｂの出口側の音波干渉点Ｏから円周方向に枝管２を設けて、該枝管２の外端に前記騒音波の逆位相音波を惹起して、整音器Ｂにおいて消音されずに通過した低周波音波を打ち消すアクティブ消音スピーカ機構Ａを配置し、騒音源から伝播する騒音波を検出しアクティブ消音スピーカ機構Ａに送信するセンサーマイクロフォンＭを、整音器Ｂの入口側に配置したアクティブ消音装置において、枝管２は、その一方または両方を音波干渉点Ｏから直交方向に突出した後に、騒音流出管１の方向に曲がった曲り管としたので、騒音流出管１から直交方向に突出する枝管２・３・・を、騒音流出管１の方向に曲げてコンパクトに収納することが出来るので、アクティブ消音装置を配置するスペースが少ない場合にでも、取付けが可能となったのである。
【００６０】
請求項３の如く、アクティブ消音スピーカ機構Ａを配置する枝管２・３・・を、音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の場所に配置し、同様に音波干渉点Ｏより後部の騒音流出管１も音波干渉点Ｏを中心とする球上の任意の位置に配置することにより、枝管２・３・・に加えて、音波干渉点Ｏから排出側の尾管も、その方向を任意に配置しても十分な消音効果を得ることが出来るので、騒音流出管１や枝管２・３・・や尾管の配置設計が容易にできるようになった。
【００６１】
請求項４の如く、アクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波が出力低下を検出すべく、エラーマイクロホンＥの出力をバンドパス処理して分析し、逆位相音波中の高周波部分の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したので、別にアクティブスピー損傷センサーＳのようなものを設ける必要なく、コントローラＣの部分を兼用して、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷を検出することが出来るのである。
【００６２】
請求項５の如く、アクティブ消音装置において、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷により、逆位相音波の出力低下を検出すべく、コントローラＣとアクティブ消音スピーカ機構Ａの間に電圧計または電流計により構成したセンサーを介装し、他のアクティブ消音スピーカ機構Ａへの入力電力の増加割合により、アクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を分析判断すべく構成したので、アクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷を確実に検出することができて、アクティブ消音装置の信頼性を向上することが出来たのである。
【００６３】
請求項６の如く、アクティブ消音装置において、音波干渉点Ｏとアクティブ消音スピーカ機構Ａとの間に、２個を１組とした冷却器を、間を置いて配置したので、従来の如く冷却器が１個の場合に発生していたアクティブ消音スピーカ機構Ａの部分の対流による温度上昇により、アクティブスピーカが損傷していたのを、冷却器９と１０の間でのみ対流させることにより、完全にアクティブ消音スピーカ機構Ａの部分の温度を低くし、かつ音圧レベルはそのままとすることが出来たのである。
【００６４】
請求項７の如く、アクティブ消音装置において、騒音流出管１の内部で整音器Ｂから音波干渉点Ｏの間の内周に、吸音材Ｗを貼設したので、該騒音流出管１の特に、整音器Ｂと音波干渉点Ｏの間の位置で、吸音材Ｗによっても消音効果を得ることが出来たのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の構成を示す図面であり、センサーマイクロフォンＭを整音器Ｂの前に配置し、整音器Ｂと音波干渉点Ｏまでの一定距離Ｌ１を長く構成したアクティブ消音装置の側面図。
【図２】  図１において一定距離Ｌ１を短く構成したアクティブ消音装置の側面図。
【図３】  本発明のアクティブ消音装置を示す模式図。
【図４】  本発明のアクティブ消音装置により決定する、スピーカー能力余裕度パターンを示す図面。
【図５】  枝管２・３を曲り管により構成したアクティブ消音装置を示す図面。
【図６】  枝管２・３が直管である場合と曲り管である場合との音圧レベルの比較を示す図面。
【図７】  枝管２・３・・を水平面で角度を変更する状態を示す図面。
【図８】  該角度を９０度とした場合と、４５度とした場合と、１３５度とした場合の音圧レベルの比較を示す図面。
【図９】  枝管２・３を水平に直交配置した場合の俯瞰図。
【図１０】  水平と垂直に直交配置した場合の俯瞰図。
【図１１】  図９と図１０の場合の音圧レベルの比較を示す図面。
【図１２】  騒音流出管１の開口端部からエラーマイクロホンＥまでの位置Ｌ５を示す図面。
【図１３】  アクティブ消音スピーカ機構ＡとコントローラＣの間に、電圧計又は電流計により構成したアクティブ消音スピーカ機構Ａの損傷センサーを配置した構成を示す回路図。
【図１４】  エラーマイクロホンＥからコントローラＣへのフィードバック回路にバンドパスフィルターを配置してアクティブ消音スピーカ機構Ａの故障を検出する機構を示す回路図。
【図１５】  アクティブ消音スピーカ機構Ａと音波干渉点Ｏとの間に、２個１組の冷却器９・１０を介装した状態を示す図面。
【図１６】  冷却器９・１０を配置したことにより、音圧レベルとアクティブ消音スピーカ機構Ａの前部の温度の変化を示す図面。
【符号の説明】
Ａ  アクティブ消音スピーカ機構
Ｂ  整音器
Ｃ  コントローラ
Ｅ  エラーマイクロホン
Ｍ  センサーマイクロフォン
Ｏ  音波干渉点
Ｗ  吸音材
１  騒音流出管
２，３  枝管
【図１】
0003636215.tif 000006
【図２】
0003636215.tif 000007
【図３】
0003636215.tif 000008
【図４】
0003636215.tif 000009
【図５】
0003636215.tif 000010
【図６】
0003636215.tif 000011
【図７】
0003636215.tif 000012
【図８】
0003636215.tif 000013
【図９】
0003636215.tif 000014
【図１０】
0003636215.tif 000015
【図１１】
0003636215.tif 000016
【図１２】
0003636215.tif 000017
【図１３】
0003636215.tif 000018
【図１４】
0003636215.tif 000019
【図１５】
0003636215.tif 000020
【図１６】
0003636215.tif 000021