(57)【要約】【課題】騒音の低減効率を従来よりも向上させる。【解決手段】騒音放出口から放出された騒音の音量を検出するマイクと、騒音の位相とは逆位相の逆位相音を放出するスピーカと、音量に応じた音量の逆位相音を示す音響信号をスピーカに出力する音響信号発生器とを備え、逆位相音を用いて騒音放出口から放出された騒音を低減させる騒音低減装置であって、スピーカが取り付けられると共に騒音放出口を収容する音響ダクトを備え、前記スピーカは、前記音響ダクト内に前記逆位相音を放出する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音放出口から放出された騒音の音量を検出するマイクと、騒音の位相とは逆位相の逆位相音を放出するスピーカと、前記音量に応じた音量の前記逆位相音を示す音響信号を前記スピーカに出力する音響信号発生器とを備え、前記逆位相音を用いて前記騒音放出口から放出された騒音を低減させる騒音低減装置であって、
前記スピーカが取り付けられると共に前記騒音放出口を収容する音響ダクトを備え、
前記スピーカは、前記音響ダクト内に前記逆位相音を放出することを特徴とする騒音低減装置。
【請求項２】
前記騒音放出口は、建設機械における排気ガスの排気口であることを特徴とする請求項１に記載の騒音低減装置。
【請求項３】
前記音響ダクトには前記スピーカの近傍に外気取込口が設けられており、
前記排気ガスを駆動ガスとするエジェクタ効果によって前記外気取込口から外気を前記音響ダクト内に取り入れることを特徴とする請求項２に記載の騒音低減装置。
【請求項４】
前記騒音放出口における前記騒音の放出方向を設定する案内ダクトをさらに備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の騒音低減装置。
【請求項５】
前記騒音低減装置は、前記騒音放出口を有する騒音発生源に対して後付可能であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記の特許文献１には、建設機械のエンジンマフラーに近傍に一対のスピーカを設け、エンジンマフラーの音の出力先にエンジン音計測用マイクを設置し、エンジンマフラーからの騒音と逆位相の音を一対のスピーカから出力することにより建設機械の騒音を低減させるエンジン騒音消音装置が開示されている。このエンジン騒音消音装置は、特許文献１の図３に明示されているように、エンジンマフラーの側方に一対のスピーカを配置することにより、エンジンマフラーから放出された騒音に所定の角度を以て交差するように一対のスピーカから放出された逆位相の音を相互干渉させるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２４８７６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、エンジンマフラーの騒音は放射状に空中に伝搬し、またスピーカの逆位相の音も同様に放射状に空中に伝搬するので、上記従来技術では騒音に干渉する逆位相の音は、スピーカから放出される逆位相の音の一部に限定される。すなわち、上記従来技術では、スピーカから放出される逆位相の音の一部が騒音の低減に寄与するのみであり、よって逆位相の音による騒音の低減効率が低いという問題がある。
【０００５】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、騒音の低減効率を従来よりも向上させることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明では、騒音低減装置に係る第１の解決手段として、騒音放出口から放出された騒音の音量を検出するマイクと、騒音の位相とは逆位相の逆位相音を放出するスピーカと、前記音量に応じた音量の前記逆位相音を示す音響信号を前記スピーカに出力する音響信号発生器とを備え、前記逆位相音を用いて前記騒音放出口から放出された騒音を低減させる騒音低減装置であって、前記スピーカが取り付けられると共に前記騒音放出口を収容する音響ダクトを備え、前記スピーカは、前記音響ダクト内に前記逆位相音を放出する、という手段を採用する。
【０００７】
本発明では、騒音低減装置に係る第２の解決手段として、上記第１の解決手段において、前記騒音放出口は、建設機械における排気ガスの排気口である、という手段を採用する。
【０００８】
本発明では、騒音低減装置に係る第３の解決手段として、上記第２の解決手段において、前記音響ダクトには前記スピーカの近傍に外気取込口が設けられており、前記排気ガスを駆動ガスとするエジェクタ効果によって前記外気取込口から外気を前記音響ダクト内に取り入れる、という手段を採用する。
【０００９】
本発明では、騒音低減装置に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３のいずれかの解決手段において、前記騒音放出口における前記騒音の放出方向を設定する案内ダクトをさらに備える、という手段を採用する。
【００１０】
本発明では、騒音低減装置に係る第５の解決手段として、上記第１〜第４のいずれかの解決手段において、前記騒音低減装置は騒音発生源に対して後付可能である、という手段を採用する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スピーカが騒音放出口を収容する音響ダクト内に逆位相音を放出するので、音響ダクト内において逆位相音が騒音に干渉する。したがって、本発明によれば、騒音の低減に寄与する逆位相音の割合を従来よりも向上させることが可能であり、よって騒音の低減効率を従来よりも向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る騒音低減装置の全体斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る騒音低減装置の上面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図（ａ）及び図２におけるＢ方向からの矢視図（ｂ）である。
【図４】本発明の一実施形態に係る騒音低減装置の下面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
本実施形態に係る騒音低減装置Ｒは、騒音発生源である建設機械に装着され、エンジンの排気口Ｃ１ａ（騒音放出口）から放出される排気音（騒音）を低減させる装置である。すなわち、この騒音低減装置Ｒは、建設機械において略水平状態のエンジンカバーＣ上に後付で設置され、エンジンカバーＣから略垂直姿勢で突出する排気管Ｃ１の排気口Ｃ１ａから放出される排気ガスの排気音を低減させる。
【００１４】
このような騒音低減装置Ｒは、各図に示すように、音響ダクト１、ケーシング２、４つの支持脚３、案内ダクト４、マイク５、音響信号発生器６及びスピーカ７を備える。音響ダクト１は、エンジンカバーＣ上に横置きされる円筒状部材であり、後端面にスピーカ７が取り付けられると共に内部に案内ダクト４が収容されている。すなわち、この音響ダクト１は、後端面がスピーカ７の取付面であり、先端面が解放されたダクト口１ａである。このような後端面及びダクト口１ａ（先端面）は、互いに平行な平行面である。
【００１５】
また、音響ダクト１には、図３（ａ）に示すように、スピーカ７の近傍部位に外気取込口１ｂが形成されている。この外気取込口１ｂは、図３（ａ）及び図４に示すように、音響ダクト１の下部において案内ダクト４とスピーカ７との間に設けられた円形の開口である。より詳細には、外気取込口１ｂは、図４に示すように、下方から見た場合に音響ダクト１の軸線Ｌが中心を通過する位置に設けられている。
【００１６】
ケーシング２は、上記音響ダクト１と同様に横置きの円筒状部材であり、音響ダクト１の後端に音響ダクト１と音響ダクト１の軸線Ｌ上に同軸になるように一体接続されている。このケーシング２は、図示するようにスピーカ７を収容するエンクロージャーとして機能するものである。
【００１７】
４つの支持脚３は、一体化物である音響ダクト１及びケーシング２を上記エンジンカバーＣ上に支持するための二対の支持部材であり、一対が音響ダクト１の外周面において音響ダクト１の軸線Ｌ方向の略中央に設けられ、もう一対がケーシング２の外周面においてケーシング２の軸線Ｌ方向の略中央に設けられている。すなわち、二対の支持脚３は、一端が音響ダクト１及びケーシング２の外周面に溶接固定され、他端がエンジンカバーＣにネジ止め固定されることによって、音響ダクト１及びケーシング２を横置きに支持する。
【００１８】
案内ダクト４は、後端面４ａと先端面４ｂとが互いに直行する関係となるように円弧状に湾曲した曲管状部材であり、後端面４ａにおける軸線が略鉛直方向、先端面４ｂにおける軸線が略水平方向となるように音響ダクト１に固定されている。すなわち、この案内ダクト４は、先端面４ｂにおける軸線が音響ダクト１の軸線Ｌと同軸となるように音響ダクト１に取り付けられている。
【００１９】
このような案内ダクト４は、後端に上記排気管Ｃ１が挿入され、騒音排出口である排気管Ｃ１の排気口Ｃ１ａから排出された排気ガス及び排気音を先端面４ｂから音響ダクト１の軸線Ｌ方向の前方側に放出する。すなわち、案内ダクト４は、排気口Ｃ１ａから放出される排気ガス及び排気音の流れ方向及び伝搬方向を変更することにより、排気ガス及び排気音の放出方向を略水平方向かつ排気口Ｃ１ａの前方側に設定する案内部材である。
【００２０】
また、案内ダクト４の先端面４ｂは、排気ガス及び排気音を略水平方向に放出する。この案内ダクト４の先端面４ｂは、音響ダクト１のダクト口１ａ（先端面）と平行、かつ、ダクト口１ａよりも所定寸法だけスピーカ７の取付面（後端面）側に後退している。さらに詳細には、案内ダクト４は、図４に示すように、下方から見た場合に音響ダクト１の軸線Ｌが中心を通過する位置に設けられている。
【００２１】
マイク５は、図示するように音響ダクト１上においてダクト口１ａの近傍に設けられており、ダクト口１ａから空中に放出される排気音（騒音）を検出し、当該排気音を示す音響信号（排気音信号）を音響信号発生器６に出力する。このマイク５は、例えば音波によって振動する振動板と、振動板に取り付けられたボイスコイルと、ボイスコイルと磁気結合する永久磁石とを備え、音波に起因する振動板の振動に伴ってボイスコイルの両端に発生する起電力を上記音響信号（排気音信号）として出力する。このようなマイク５は、図４に示すように、下方から見た場合に音響ダクト１の軸線Ｌが中心を通過する位置に設けられている。
【００２２】
音響信号発生器６は、上記排気音信号に基づいて排気音の位相とは逆位相の音（逆位相音）を示す音響信号（排気音低減用信号）を生成する。この音響信号発生器６は、例えば排気音信号を反転増幅する反転増幅回路と、該反転増幅回路の出力を電力増幅する電力増幅回路とを備え、電力増幅回路の出力を排気音低減用信号として出力する。すなわち、この排気音低減用信号は、排気音信号を位相反転した信号位相を有すると共に排気音の音量（音圧）に応じた振幅を有する信号である。音響信号発生器６は、このような排気音低減用信号をスピーカ７に出力する。
【００２３】
スピーカ７は、排気音低減用信号によって電磁石を駆動することにより円形の振動板を振動させる発音体である。このスピーカ７は、振動板の中心が音響ダクト１の軸線Ｌと一致するように音響ダクト１の後端面に設けられており、逆位相音を音響ダクト１の軸線Ｌ方向の前方側、つまり案内ダクト４のダクト口１ａ（先端面）から放出される排気音の放出方向と同一方向に放出する。すなわち、このようなスピーカ７は、前記排気音の放出方向において、案内ダクト４の先端面４ｂとは反対側に設けられ、排気音の放出方向と同一方向に逆位相音を放出する。
【００２４】
次に、このように構成された騒音低減装置Ｒの動作について詳しく説明する。
この騒音低減装置Ｒでは、建設機械の排気管Ｃ１の排気口Ｃ１ａから排出された排気ガス及びその排気音は、案内ダクト４に案内されることによって案内ダクト４の先端面４ｂから前方に向けて放出される。ここで、案内ダクト４の先端面４ｂは音響ダクト１のダクト口１ａよりも後方に後退した場所に位置しているので、排気音は音響ダクト１内に放出される。
【００２５】
そして、この排気音は、音響ダクト１内を伝搬してダクト口１ａから音響ダクト１の外部に放出される。そして、この排気音は、マイク５によって捉えられて排気音信号に変換され、排気音信号として音響信号発生器６に入力される。音響信号発生器６は、この排気音信号に基づいて排気音に対して逆位相を有する逆位相音を示す排気音低減用信号を生成してスピーカ７に出力する。そして、スピーカ７は、排気音低減用信号に基づいて逆位相音を音響ダクト１内に放出する。
【００２６】
この結果、音響ダクト１内では、排気音に当該排気音とは逆位相の逆位相音が干渉することにより、排気音の音量（音圧）が減衰する。ここで、排気音低減用信号は、排気音の音量（音圧）の減衰量が最大となるように音響信号発生器６によって最適設定される。したがって、音響ダクト１から外部に放出される排気音の音量（音圧）は最小化される。
【００２７】
ここで、騒音低減装置Ｒのスピーカ７は、前記排気音の放出方向において、案内ダクト４の先端面４ｂとは反対側に設けられ、音響ダクト１内において案内ダクト４の先端面４ｂにおける排気音の放出方向と略同一方向に逆位相音を放出するので、逆位相音が有する音響エネルギーの殆どが排気音の低減（減衰）に寄与する。
【００２８】
したがって、この騒音低減装置Ｒによれば、排気音（騒音）に対して逆位相の音を交差させる従来技術よりも、排気音（騒音）の低減効率を向上させることができる。また、この騒音低減装置Ｒによれば、音響ダクト１内において排気音に逆位相音を干渉させるので、音響ダクト１に類似する構成要素を備えない従来技術よりも、排気音（騒音）の低減効率を向上させることができる。
【００２９】
一方、この騒音低減装置Ｒでは、建設機械の排気ガスが案内ダクト４の先端面４ｂから前方に向けて放出され、この排気ガスが駆動ガスとなり、音響ダクト１内において流体のエジェクタ効果が発生する。すなわち、このエジェクタ効果によって、音響ダクト１の外気取込口１ｂから外気が音響ダクト１内の取り込まれる。そして、この外気は、スピーカ７の振動板近傍を通過して音響ダクト１のダクト口１ａから外部に流出する。この騒音低減装置Ｒによれば、このような外気の流れによってスピーカ７を効果的に冷却することができる。
【００３０】
さらに、この騒音低減装置Ｒでは、４つの支持脚３の他端がエンジンカバーＣにネジ止め固定されるので、建設機械に後付可能である。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では建設機械の排気口Ｃ１ａから放出される排気音（騒音）を低減対象とする騒音低減装置Ｒについて説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明は、排気音以外の各種騒音低減対象、つまり騒音発生源にも適用可能である。
【００３２】
（２）本実施形態において、騒音低減装置Ｒは、建設機械のエンジンカバーＣ上に設置されることとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。騒音低減装置Ｒは、その構成の一部である音響ダクト１が騒音放出口を収容するように設置されていれば、エンジンカバーＣ上以外の場所に設置されていても良い。
【００３３】
（３）本実施形態において、音響ダクト１が設置面である建設機械のエンジンカバーＣに対して横置きに設置されるとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。音響ダクト１が設置面に対して斜め上向きに設置されていても良い。上記構成を採用することにより、騒音である排気音は、音響ダクト１から斜め上方に放出される。したがって、建設機械と略同程度の高さを有する建物よりも上方に排気音を放出することができ、建設機械が使用されている場所の周囲の住民等が感じる排気音を低減させることができる。
【００３４】
（４）上記実施形態では騒音低減装置Ｒに案内ダクト４を設けたが、本発明は上記実施形態に限定されない。必要に応じて案内ダクト４を削除しても良い。例えば先端が水平方向に屈曲した排気管に騒音低減装置を装着する場合、案内ダクト４を設けなくても排気音（騒音）の放出方向において騒音放出口とは反対側にスピーカ７を配置することが可能である。すなわち、排気管の形状に応じて案内ダクト４を削除することが可能である。
【００３５】
（５）本実施形態において、外気取込口１ｂは、騒音低減装置Ｒを下方から見た場合に音響ダクト１の軸線Ｌが中心を通過する位置に設けられているとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。外気取込口１ｂは、騒音の放出方向において、スピーカ７の近傍であれば、音響ダクト１の側面に設けられても良い。さらに、外気取込口１ｂに、外気取込口１ｂから鉛直上向きに延びるパイプを設け、建設機械のエンジンルームから離間した場所から外気を取り込んでも良い。上記構成を採用することにより、外気取込口１ｂからエンジンルームによって熱せられていない外気を取り込むことができ、スピーカ７をより効果的に冷却することが可能になる。
【００３６】
（６）本実施形態において、音響ダクト１及びケーシング２が円筒状部材であるとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。音響ダクト１が、騒音の放出方向において、音響ダクト１の後端側からダクト口１ａ（先端面）側になるつれて拡径又は縮径する円錐台形であっても良い。また、ケーシング２は、音響ダクト１とは逆に、騒音の放出方向において、ケーシング２の前端側から後端側になるにつれて縮径又は拡径する円錐台形であっても良い。さらに、音響ダクト１及びケーシング２は、騒音の放出方向に対して垂直方向の断面が正方形の角筒であってもよく、その場合は、スピーカ７の振動板を正方形としても良い。
【００３７】
（７）本実施形態において、ケーシング２が、音響ダクト１の後端に音響ダクト１と同軸状に一体接続されているとしたが、本発明は上記実施形態に限定されない。ケーシング２が、音響ダクト１の後方に設けられていれば、音響ダクト１と同軸上に設置されていなくても良い。上記構成を有することにより、音響ダクト１とケーシング２を同軸上に一体接続させて設置することができないような設置面においても、騒音低減装置Ｒを設置することが可能となる。
【００３８】
（８）本実施形態において、案内ダクト４の先端面４ｂは、ダクト口１ａよりも所定寸法だけスピーカ７の取付面（後端面）側に後退している構成としたが、本発明は上記実施形態に限定されない。案内ダクト４の先端面４ｂは、騒音の放出方向において、ダクト口１ａ（先端面）と一致していても良い。
【００３９】
（９）本実施形態において、騒音低減装置Ｒは、支持脚３を介して、エンジンカバーＣ上にネジ止めされる構成としたが、本発明は上記実施形態に限定されない。エンジンカバーＣと支持脚３の間にターンテーブルを設け、騒音低減装置ＲがエンジンカバーＣ上に回動可能に設置されても良い。上記構成を有することによって、排気音を、音響ダクト１から所望の方向に放出させることができる。
【符号の説明】
【００４０】
Ｃ  エンジンカバー
Ｃ１  排気管
Ｃ１ａ  排気口（騒音放出口）
Ｌ  軸線
Ｒ  騒音低減装置
１  音響ダクト
１ａ  先端面（ダクト口）
１ｂ  外気取込口
２  ケーシング
３  支持脚
４  案内ダクト
４ａ  後端面
４ｂ  先端面
５  マイク
６  音響信号発生器
７  スピーカ
【図１】
2018081267.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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