(57)【要約】【課題】  高温ガスが流れる音響伝播経路を伝播する音響を音響減衰を抑えて、通常仕様のマイクロフォンで検出する。【解決手段】  基端側にマイクロフォン３を備えた筒状体２の先端を高温ガスの音響伝播経路１に連結して、マイクロフォン３により音響伝播経路１内を伝播する音響を検出するに、筒状体２と音響伝播経路１とを風防網４で仕切るとともに、筒状体２におけるマイクロフォン３から風防網４に至る中間部位に管状の多孔質体５を備え、当該多孔質体を介して冷却用ガスを導入して、連結部（風防網４）より滲み出させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基端側にマイクロフォンを備えた筒状体の先端を高温ガスが流れる音響伝播経路に連結して、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出する音響検出構造であって、
前記筒状体と前記音響伝播経路とを風防網で仕切るとともに、
前記筒状体における前記マイクロフォンから前記風防網に至る中間部位に、管状の多孔質体を前記筒状体と同軸に備え、当該多孔質体を介して冷却用ガスを筒状体内に導入し、前記冷却用ガスを前記風防網を介して前記音響伝播経路に流入可能に構成されている音響検出構造。
【請求項２】
前記筒状体の前記音響伝播経路との連結側部位に、前記音響伝播経路に交差する方向に延出される連結筒部位を備え、前記連結筒部位の延出方向が前記音響伝播経路内を流れる高温ガスの流れ方向に対して、直交する、もしくは上流側に向かう方向とされている請求項１記載の音響検出構造。
【請求項３】
前記筒状体の基端側部位が、基端側に向かう方向で鉛直上方を向いている請求項１又は２記載の音響検出構造。
【請求項４】
前記多孔質体を介して前記筒状体内に導入される冷却用ガスが乾燥空気である請求項１〜３のいずれか1項記載の音響検出構造。
【請求項５】
前記多孔質体を介して前記筒状体内に導入される冷却用ガスの量が、連結部位で、前記音響伝播経路内を流れる高温ガス流の流れ方向を前記音響伝播経路の壁面に沿った方向とする量に設定されている請求項１〜４のいずれか1項記載の音響検出構造。
【請求項６】
基端側にマイクロフォンを備えた筒状体の先端を高温ガスの流れる音響伝播経路に連結して、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出する音響検出方法であって、
前記筒状体と前記音響伝播経路との間を風防網を介して仕切るとともに、
前記筒状体における前記マイクロフォンから前記風防網に至る中間部位において、筒状体の管軸周りの外周部位より乾燥状態にある冷却用ガスを均等に導入し、前記風防網部位より前記音響伝播経路内に滲み出させて、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出する音響検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばエンジンの排気管から発生する排気音を消音するための能動型消音装置等で採用できる音響検出構造に関し、さらに具体的には、基端側にマイクロフォンを備えた筒状体の先端を高温ガスが流れる音響伝播経路に連結して、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出する音響検出構造、および、この種の構造を採用して実施する音響検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンからの排気は、高温、多湿であるとともに腐食性である。さらに、この種の排気には排気管壁に付着物を形成する成分が含まれている場合がある。
この種の排気管に対して、その能動消音を行おうとする場合、音響伝播経路である排気管内の音響を検出する必要があり、そのためにマイクロフォンが装備される。
【０００３】
マイクロフォン自体を筒状体の基端側に備え、その先端を排気管に接続した音響検出技術として、音響伝播経路に筒状体が接続される連結部を金属膜等で閉鎖して高温ガスの侵入を防ぎ、閉鎖空間を冷却することによってマイクロフォン自体の耐熱、耐腐食性を高めたもの（例えば、特許文献１）があった。この技術では、マイクロフォン自体としては、耐熱・耐食性の特殊なマイクロフォンを使用する必要はない。
【０００４】
一方、上記技術のように連結部を特別な構造とすることなく、連結部において高温ガスの侵入を可能とするとともに、マイクロフォン自体を特殊な材質で形成し、耐熱、耐腐食性を向上させたものがあった。
【０００５】
【特許文献１】特願平７−２４５７９７号公報（特許請求の範囲、図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記、連結部に金属膜等を設け、閉鎖した構成を採る場合は、音響を伝達するための金属薄膜は薄く軽いものである必要がある。ところが、高温ガスに粒子状物質が含まれている場合、経時的にこの種物質が金属膜等に堆積し、音響特性が劣化してしまう虞がある。
【０００７】
一方、マイクロフォン自体を特殊な構造・材質とする場合、マイクロフォン自体が特殊な構造となり、製造が困難で価格も高いものとならざるを得ない。さらに、筒状体を設ける場合、マイクロフォン表面に到達するガスは、排気管内を流れる高温ガスとなるため、マイクロフォン自体の例えば先端検出部位に粒子状物質が堆積し、音響特性が劣化してしまう虞がある。
【０００８】
本願は、このような問題を解決できる音響検出構造および方法を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するための、基端側にマイクロフォンを備えた筒状体の先端を高温ガスが流れる音響伝播経路に連結して、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出する音響検出構造の特徴構成は、
前記筒状体と前記音響伝播経路とを風防網で仕切るとともに、
前記筒状体における前記マイクロフォンから前記風防網に至る中間部位に、管状の多孔質体を前記筒状体と同軸に備え、当該多孔質体を介して冷却用ガスを筒状体内に導入し、冷却用ガスを前記風防網を介して前記音響伝播経路に流入可能に構成されることにある。
【００１０】
この構成にあっては、音響伝播経路と筒状体との間における高温ガスの流通は自由とされる。ただし、連結部位に風防網を設けることで、音響伝播経路内の流れが直接、筒状体内に流れ込むことは避けられる。
一方、マイクロフォンと当該連結部との間に、管状の多孔質体が設けられ、その多孔質体を介しての筒状体内に形成される音響伝播経路部位に冷却用ガスが送り込まれる。このようにして送り込まれた冷却用ガスは連結部側へ流れ、音響伝播経路内に流入する。
【００１１】
従って、この冷却用ガスによって、音響伝播経路内を流れる高温ガスのマイクロフォン部位への到達が阻害され、マイクロフォンの温度を適切な温度に保つことができる。
さらに、この構造では、多孔質体を介してマイクロフォンに連なる経路に冷却用ガスを送り込むため、この送り込み部位で発生する音を最小限に抑えることが可能となる。
一方、音響伝播経路との連結部に関しては、この経路側からの高温ガスの筒状体内への侵入に伴う渦の発生（音響発生原因となる）を抑制することができる。この状況を図３に示している。図３（ａ）は、冷却用ガスの排気管内への流入（滲み出し）により音響発生原因である渦の発生が抑制されている状況を、図３（ｂ）は、音響発生原因となる渦が発生している状況を示している。
【００１２】
上記構成において、前記筒状体の前記音響伝播経路との連結側部位に、前記音響伝播経路に交差する方向に延出される連結筒部位を備え、前記連結筒部位の延出方向が前記音響伝播経路内を流れる高温ガスの流れ方向に対して、直交するもしくは上流側に向かう方向に延出されていることが、好ましい。
筒状体と音響伝播経路との連結部において、前述のように渦が周期的に発生する場合は、この渦の発生、消滅を原因として音が発生し、マイクロフォン側に伝達されて、検出結果に影響する場合があるが、連結筒部位を備え、この延出方向を、高温ガスの流れ方向に対して、直交するもしくは上流側に向かう方向とすることにより、筒状体に多孔質体を介して送り込まれる冷却用ガスの影響により、渦の発生をより効果的に抑制することができ、この要因で発生する音響を抑えることができる。
【００１３】
さて、前記筒状体の基端側部位が、基端側に向かう方向で上方を向いていることが好ましい。このように構成することにより、筒状体内に結露が発生しても、これを音響伝播経路側に送ることが可能となる。
【００１４】
さらに、前記多孔質体を介して前記筒状体内に導入される冷却用ガスが乾燥空気であることが好ましい。筒状体内に残留するガスを乾燥ガスとすることで、結果的に、この部位に発生する可能性のある結露の量を低減することができる。
【００１５】
また、前記多孔質体を介して前記筒状体内に導入される冷却用ガスの量が、連結部において、前記音響伝播経路内を流れる高温ガス流の流れ方向を前記音響伝播経路の壁面に沿った方向とする量に設定されていることが好ましい。
【００１６】
音響伝播経路内を流れるガス流の流れ方向を管壁に沿った方向にする程度の量とすることで、筒状体内に高温ガスが流入するのを抑制できるとともに、最低限の量を筒状体内に送り込んで、この送り込みに伴う音響の発生をも抑制でき、結果的にマイクロフォンで良好に音響伝播経路を伝播する音響を検出することができる。
【００１７】
以上の構成を採用することで、基端側にマイクロフォンを備えた筒状体の先端を高温ガスの流れる音響伝播経路に連結して、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出する場合に、前記筒状体と前記音響伝播経路との間を風防網を介して仕切るとともに、
前記筒状体における前記マイクロフォンから前記風防網に至る中間部位において、筒状体の管軸周りの外周部位より乾燥状態にある冷却用ガスを均等に導入し、前記風防網部より前記音響伝播経路内に滲みださせて、前記マイクロフォンにより前記音響伝播経路内を伝播する音響を検出することとなる。
【発明の効果】
【００１８】
上記構成を採用することにより、筒状体やマイクロフォン自体を特殊な構造とすることなく、高温ガスを分離し、マイクロフォンに音響のみを伝達することができる。
【００１９】
また、筒状体やマイクロフォン自体は、導入された冷却用ガスに接触し、高温ガスにさらされないため、冷却用ガスの温度、湿度をコントロールすることにより、マイクロフォンにとって好ましい任意の環境をつくることができる。
【００２０】
さらにまた、筒状体やマイクロフォンは、導入された冷却用ガスに接触し、高温ガス側から飛散する粒子状物質等に晒され難く、且つ堆積しようとしても導入されるガスによって清浄化又は送り出されるため、高温ガスや腐食性ガスに含まれる粒子状物質等が堆積されないので、経年変化に強く、メンテナンスが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本願の実施の形態を、以下図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る音響検出構造を採用したエンジン排気管１内を伝播する音響の検出部位を示した図である。排気管１は、本願にいう音響伝播経路に該当する。同図は、排気管を横断面で示したものであり、排気は紙面裏面側から表面側へ流れる状態を示している。
【００２２】
図示するように、排気管１の所定部位には筒状体２が接続されており、排気管１内を伝播する音響が、この筒状体２内を伝播して、筒状体２の基端に設けられたマイクロフォン３により検出されるように構成されている。
【００２３】
図示するように、筒状体２と音響伝播経路１との連結部位には風防網４が設けられており、この風防網４で境界が仕切られる構成が採用されている。この風防網４は、平織りステンレス  １００メッシュのものである。
【００２４】
図示するように、この筒状体２の連結側部位に、音響伝播経路１に交差する方向に延出される連結筒部位２ａが備えられている。この連結筒部位２ａは、鉛直方向で音響伝播経路１の中心とほぼ同位置に水平方向に延出されている。また、その延出方向が音響伝播経路１内を流れる高温ガスの流れ方向に対して直交するものとされている。この延出方向は、高温ガス流れ方向に対してその上流側に向かう方向としてもよい。
一方、マイクロフォン３が位置される検出部位２ｂは鉛直方向で、基端側に向かう方向で上方に向かうようにされている。
【００２５】
図示するように、筒状体２におけるマイクロフォン３から前記風防網４に至る中間部位に、管状の多孔質体５が筒状体２と同軸に備えられている。この管状の多孔質体５の内径は、筒状体２の内径と同径とされており、実質的に一定径の音響管が形成される。
【００２６】
この多孔質体５の外径側部位は、冷却用ガスとしての乾燥空気が外部より供給される構成が採用されており、乾燥空気室５ａから多孔質体５を介してその内部に乾燥空気が冷却用ガスとして導入される。乾燥空気を得るために、乾燥空気室５ａの上流側には除湿器５ｂが設けられている。
【００２７】
このような多孔質体５から送り込まれる冷却用ガス量は、風防網４より音響伝播経路１内の近傍部位で、音響伝播経路１内を流れる高温ガス流の流れ方向を前記音響伝播経路の壁面１ａに沿った方向となるように設定されている。
【００２８】
結果、本願構成にあっては、筒状体２におけるマイクロフォン３から風防網４に至る中間部位において、筒状体の管軸周りの外周部位より乾燥空気を周方向及び軸方向で均等に導入し、風防網４部より音響伝播経路１内に滲みださせて、マイクロフォン３により前記音響伝播経路１内を伝播する音響を検出することで、音響減衰を起こすことなく、さらには、検出に伴って発生する可能性のある音響を最小限に抑えて、良好に音響伝播経路内を伝播する音響を検出することができる。
【００２９】
冷却空気量で、どの程度、乱流音量が変わるかを実験してみた結果を図２に示す。
図２（ｂ）は、１０００ｃｃ／ｍｉｎの流量の場合である。全体が連続したスペクトルで表されているので、１００Ｈｚにおいて、およそ−７５ｄＢＶの雑音が発生している。これを音圧変換すると５５ｄＢである。これでも特に問題とならない音量である。
【００３０】
さらに、図２（ａ）は、流量を落として１００ｃｃ／ｍｉｎ程度にした場合で、雑音レベルは−１００ｄＢＶ前後まで落ち着いている。この状態であるなら、音圧変換すると３０ｄＢ程度であり、一般に冷却空気がない状態と殆ど変わらない状態であることが判る。
【００３１】
なお，空気量１００ｃｃ／ｍｉｎであっても冷却効果に問題はなく、十分な流量であることは、別途確認した。
これぐらいの流量であればコージェネ用のエンジンシステムにする計測用圧縮空気が十分に利用でき、この種の計測用圧縮空気を本願では冷却空気源として使用する。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、例えば高温、高湿、腐食性のガスが流れる排気ダクトで使用できる、通用のマイクロフォンを採用した音響検出構造を提供できた。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本願に係る音響検出構成の構成図
【図２】音響検出の結果を示す図
【図３】音響検出において問題となる渦の発生の有無を示す説明図
【符号の説明】
【００３４】
１      排気管（音響伝播経路）
２      筒状体
２ａ    連結筒部位
３      マイクロフォン
４      風防網
５      多孔質体
５ａ    乾燥空気室
５ｂ    除湿器
【図１】
2005282522.tif 000003
【図２】
2005282522.tif 000004
【図３】
2005282522.tif 000005