(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流側で騒音源に接続された音波伝播経路に、接続路を介して音響的に接続された音響機器を備えた能動消音装置において、
前記接続路に前記音響機器を冷却するための冷却ファンが接続され、
前記接続路が音波伝播経路に鉛直斜め下向きに接続され、
前記接続路に音波伝播経路を流れる排ガスから音響機器を遮断するための遮断ダンパを備えるとともに、前記遮断ダンパにより音波伝播経路を流れる排ガスから音響機器が遮断可能であることを特徴とする能動消音装置。
【請求項２】
前記遮断ダンパの開度状態が、前記冷却ファンに設置されたセンサからの温度情報又は、前記音響機器の前に設置されたセンサからの温度情報又は湿度情報を基に制御される請求項１に記載の能動消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスエンジン、ガスタービン等の熱機関を上流側に備えた排ガス路に、消音を目的として配設される能動消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
上記能動消音装置の従来例として、たとえば特公平８−２３７５５号公報に開示されたものがある。この公報に開示されているように、能動消音装置には、音波伝播経路に接続路を介して音響的に接続された音響機器が備えられる。このような音響機器とは、伝播経路上流側に設けられ騒音源からの伝播音波に関する情報を抽出する第１センサマイクロホン、第１センサマイクロホンの下流側に設けられ、伝播音波に対して干渉消音する付加音波を人工的に発生させるスピーカ、スピーカの下流側に設けられて消音効果を評価する第２センサマイクロホン等である。
【０００３】
従来、このような音響機器は、接続路を介して直接、音波伝播経路（たとえば排ガス路）につながっており、このような音響機器は、たとえばガスエンジン、ガスタービン等の排ガス路に設置される場合には、排ガス管内を流れる比較的高温・高湿の排ガスに対して露出して設けられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
高温・高湿の排ガスは、接続路と排気管内部との温度差のために結露する場合がある。このような結露が発生すると、センサマイクロホン、スピーカ等は電子機器のため、水滴が付着すると信頼性及び耐久性が著しく低下する（たとえば特開平６−１２９２２７号公報を参照）。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記のように結露の発生しやすい箇所に設置されるスピーカ等の音響機器の信頼性及び耐久性が向上した能動消音装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１に記載のように、上流側で騒音源に接続された音波伝播経路に、接続路を介して音響的に接続された音響機器を備えた能動消音装置において、前記接続路が音波伝播経路に鉛直斜め下向きに接続され、前記接続路に音波伝播経路を流れる排ガスから音響機器を遮断するための遮断ダンパを備えるとともに、前記遮断ダンパにより音波伝播経路を流れる排ガスから音響機器が遮断可能であることを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、冷却ファンからの冷却風が前記接続路に導入され、高温・高湿の排ガスに対して露出している音響機器の設置箇所を冷却・除湿する。
従って、結露の発生しやすい箇所に設置される音響機器の温度及び湿度を、機器の仕様に適合したものに維持することが容易に可能となる。このように本発明では、冷却ファンを音響機器設置箇所に接続するという構造上の変更のみによって、能動消音装置の音響機器の周囲環境を各機器に適したものとすることができる。
また、接続路で結露した水滴が接続路の傾斜面に沿って音響機器設置箇所から音波伝播経路の方に自重落下し、スピーカ等の音響機器に付着することが防止される。
従って、音波伝播経路に対する接続管の接続姿勢（角度）を工夫するという構造上の変更のみによって、たとえ結露の発生しやすい箇所に音響機器が設置されても、そのような不利な環境から音響機器を保護することができる。
さらに、接続路に遮断ダンパを備えることにより、音響機器の周囲環境に異常が発生した場合に音響機器を迅速に保護することができる。
しかも、スピーカ等の機器自体には特別な仕様変更を必要としないから、本発明による能動消音装置は、音響機器の仕様に関してその許容範囲が大きく広がる。他方、装置としても、その動作における機器の信頼性を維持するとともに耐久性を向上させることができた。
【０００８】
また、上記目的を達成するため、請求項１に記載の構成に加えて、請求項２に記載のように、前記遮断ダンパの開度状態が、前記冷却ファンに設置されたセンサからの温度情報又は、前記音響機器の前に設置されたセンサからの温度情報又は湿度情報を基に制御されることを特徴とする。
【０００９】
上記構成によれば、冷却ファンの故障によって検出温度が所定値よりも高温になったり、音響機器付近の結露によって検出湿度が所定値よりも高湿になったりした場合には、遮断ダンパにより音響機器を迅速に保護することができる。
【００１０】
尚、請求項１又は請求項２に記載の構成に加えて、前記冷却ファンの吸い込み口が鉛直下向きに設置され、この吸い込み口の周囲に円錐形のカバーが設置されるとともに、この吸い込み口に防塵用のフィルタが設置されるときには、下記の点でさらに有利である。
【００１１】
外気を接続路に導入するための冷却ファンの吸い込み口は、屋外に露出している。そのため、冷却ファンが雨水によって損傷しやすい。また、冷却ファンの吸い込み口を介して、エンジン、タービン等から出る塵芥が能動消音装置の内部に浸入しやすい。にも関わらず、従来の能動消音装置については、空冷装置を能動消音装置に屋外で接続した場合の防水対策及び防塵対策について考慮されているものは見られない。
しかし、本発明においては、冷却ファンの吸い込み口が鉛直下向きに設置されるとともに、この吸い込み口の周囲に円錐形のカバーが設置されることから、冷却ファンに雨水等が掛かることも、冷却ファンを通って接続路に浸水することも有効に防止できる。また、冷却ファンの吸い込み口に防塵用のフィルタが設置されていることから、冷却ファンを通って塵芥が内部に浸入する事態も防止できる。
【００１２】
このように、冷却ファンの防水対策及び防塵対策に万全を期することによって、冷却ファンの耐久性が向上するとともに接続路に設置された音響機器の信頼性と耐久性も向上し、このことにより能動消音装置全体の信頼性と耐久性も向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明による能動消音装置の一実施形態について説明する。
図１には、能動消音装置１の全体構造が概略的に示されている。ガスエンジン２（騒音源に相当）からの排ガスは矢線３で示す方向に排気管（音波伝播経路に相当）４内を通過し、このときにエンジン２からの伝播音波も騒音として伝わる。
【００１４】
排気管４からはダクト（接続路の一例）５が分岐し、このダクト５内に能動消音装置１の音響機器が設置されている。音響機器は、ガスエンジン２からの音波伝播経路としての排気管４内においてスピーカ１３の上流側に設けられてこの伝播音波の情報、たとえば位相、音圧（振幅）等の特性を検出するための第１センサマイクロホン１１、検出情報を処理してこの伝播音波と逆位相且つ同一音圧の付加音波を表す情報（電気信号等）を作成する制御装置１２、この付加音波を放射して前記伝播音波を干渉消音する前記スピーカ１３、スピーカ１３の下流側に設けられ、干渉消音の効果を評価するための情報を検出する第２センサマイクロホン１４、及び、外気でスピーカ１３を冷却する冷却ファン１５等から構成されている。
【００１５】
図５は、図２に示すダクト５を側面から見た図である。図５に示す通り、ダクト５は、音波伝播経路である排気管４に対して鉛直斜め下向きに（つまり、鉛直方向・水平方向いずれに対しても０°よりも大きな角度で排気管４側に下った状態で）接続されている。このようにダクト５を排気管４に対して鉛直斜め下向きに配置すると、接続路であるダクト５の内部で結露した水滴が、音波伝播経路である排気管４の方に垂下する。このため、結露の水滴がスピーカ１３に付着せず、スピーカ１３の機能低下が防止され、スピーカ１３の耐久性が向上する。尚、スピーカ１３も、ダクト５と同様に、排気管４に対して鉛直斜め下向きに接続されている。
【００１６】
尚、図示は省略するが、第１センサマイクロホン１１と排気管４との間のダクト５ａ、及び、第２センサマイクロホン１４と排気管４との間のダクト５ｂも、排気管４に対して鉛直斜め下向きに接続されている。
【００１７】
第１センサマイクロホン１１は、通常使用マイク１１ａ及びバックアップ用マイク１１ｂのペアから構成されている。平常時はマイク１１ａが使用され自動切換えスイッチ２３を介して制御装置１２と接続されているが、故障等が発生した場合には、その故障を故障検知盤９が検出し、自動切換えスイッチ２３を介してバックアップ用マイク１１ｂに自動的に切り換わる。
第２センサマイクロホン１４も、通常使用マイク１４ａ及びバックアップ用マイク１４ｂのペアから構成されている。平常時はマイク１４ａが使用され自動切換えスイッチ２４を介して制御装置１２と接続されているが、故障等が発生した場合には、その故障を故障検知盤９が検出し、自動切換えスイッチ２４を介してバックアップ用マイク１４ｂに自動的に切り換わる。
【００１８】
本発明では、図２に示す通り、能動消音装置１と排気管４との間の接続路としてのダクト５に、排気管４内を流れる排ガスからスピーカ１３を遮断するための遮断ダンパ（遮断具の一例）６が設置されている。遮断ダンパ６は、自動操作によっても手動操作によっても開閉可能に構成されている。
遮断ダンパ６は、縦軸１０周りに回動し、音波伝播経路とスピーカ１３配置部との間を、音波伝播経路を流れるガスが流通する第１状態（破線）と、その流通を遮断する第２状態（実線）とに切り換え可能に構成されている。以下、遮断ダンパ６の作動について、図３及び図４を用いて説明する。
【００１９】
図３は、冷却ファン１５に異常が発生した場合の遮断ダンパ６の動作を説明する流れ図である。
冷却ファン１５に異常が発生すると、遮断ダンパ６を第２状態に自動操作して、排気管３を流れる排ガスからダクト５を遮断する。ここで異常検知に関しては、スピーカ１３を冷却するための冷却ファン１５に設置された第１異常検知センサ７が、異常を検知する（ステップ＃１０）。異常事態の判断をするためには、冷却ファン１５が正常に作動しなくなったために第１異常検知センサ（異常検出手段の一例）７の検出温度が所定値よりも高温になったことを基準とすることが可能である。この場合には、第１異常検知センサ７は温度センサとして構成される。
【００２０】
異常事態は、第１異常検知センサ７と接続された故障検知盤９に伝えられる。すると故障検知盤９は、遮断具動作制御機構として機能して、遮断ダンパ６を自動的に遮断するために開度指令信号を遮断ダンパ６に付与する（遮断するときには、開度０°を表す信号が付与される）。異常事態は故障検知盤９から警報ランプ、警報ブザー等の報知手段（図示せず）にも伝えられ、監視者が異常事態の発生を認識することができる。開度指令信号によって、遮断ダンパ６は平常開放時の第１状態から異常遮断時の第２状態に切り換え操作される（ステップ＃２０）。これにより、能動消音装置１が排気管４を流通する排ガスから遮断され、能動消音装置１の音響機器が迅速に保護される。遮断ダンパ６が遮断されることによって、排気管４からの高温（約３００℃）の排ガスに煩わされることなく、しかもガスエンジン２の稼動を停止させることなく冷却ファン１５の修理作業をすることが可能になる（ステップ＃３０）。修理作業が完了すると、遮断ダンパ６が手動で開放状態つまり第１状態に復旧される（ステップ＃４０）。
【００２１】
スピーカ１３の前には第２異常検知センサ８が設置されている。第１異常検知センサ７と同様、第２異常検知センサ８も故障検知盤９と接続されている。冷却ファン１５の故障によって検出温度が所定値よりも高温になったり、スピーカ１３付近の結露によって検出湿度が所定値よりも高湿になったりした場合には、そのことが故障検知盤９に伝えられ、第１異常検知センサ７で異常を検出した場合と同様の処置がなされる。つまり、第２異常検知センサ８は温度センサ又は湿度センサである。
【００２２】
図４は、音響機器であるスピーカ１３をメンテナンスする時の遮断ダンパ６の動作を説明する流れである。スピーカ１３をメンテナンスするときには、作業者が遮断ダンパ６を手動で閉じて第２状態に切り換え（ステップ＃１１０）、必要なメンテナンス作業をする（ステップ＃１２０）。作業が終了したら、手動で遮断ダンパ６を開放状態つまり第１状態に復旧させる（ステップ＃１３０）。
【００２３】
尚、図１に示すように、第１センサマイクロホン１１及び第２センサマイクロホン１４の前部にも、第３、第４の異常検知センサ（温度センサ又は湿度センサ）２１，２２が設置されている。そして、第１センサマイクロホン１１と排気管４との接続路であるダクト５ａ、及び、第２センサマイクロホン１４と排気管４との接続路であるダクト５ｂには、遮断具として、遮断ダンパ６と同様の遮断ダンパ６ａ、６ｂが故障検知盤９と接続状態で設置されている。
【００２４】
前記冷却ファン１５は、吐き出し口１６を介してダクト５に接続され、外気をダクト５に導入するために、外気ダクト１７が屋外に延設されている。冷却ファン１５の吸い込み口１８が、外気ダクト１７の吐き出し口１６と反対側の端部に、屋外に露出して設けられている。
【００２５】
図６及び図７に示すように、吸い込み口１８は鉛直下向きに設置されている。吸い込み口１８は、塩ビ製等のパイプからなる本体部１８ａを外気ダクト１７の露出側端部に接続し、本体部１８ａの外周を傘状又は円錐形のカバー１８ｂで囲繞して構成されている。カバー１８ｂによって、雨水等が冷却ファン１５に掛かることも、冷却ファン１５を通ってダクト５内に浸水することも防止される。さらに、吸い込み口１８の本体部１８ａ先端には防塵用のフィルタ１８ｃが掛けられて、吸い込み口１８からの異物の浸入が防止されている。フィルタ１８ｃは細かい目合の金網から形成されているが、他の適切な材製にすることも可能である。
【００２６】
［別実施形態］
図８（イ）〜（ト）は、本発明による能動消音装置に用いるのに好適な冷却ファン１５の、種々の別実施形態を示す。冷却ファン１５の構造、ダクト５への接続箇所及び接続方式、並びにスピーカ１３に対する位置関係については、各図に示すように様々な形態を採用することが可能である。
【００２７】
図８（イ）では、冷却ファン１５をスピーカ１３の背後に設けてあり、冷却風がスピーカ１３の背後から外周を通って前部に回る。前述の特開平６−１２９２２７号公報に開示されているように、スピーカの後面側の防水加工は容易でないが、この構成では、後面側の防水効果を高めることが可能である。
【００２８】
図８（ロ）では、冷却ファン１５の吐き出し口１６がスピーカ１３と対向して設置されている。冷却ファン１５をスピーカ１３と対向配置することにより、スピーカ１３前部での結露が防止しやすい。
【００２９】
図８（ハ）では、冷却ファン１５の吐き出し口１６がダクト５の内周面に沿って複数個、周方向に互いに間隔をおいて設けられている。この構造の場合には、冷却風を分散して冷却効果を均質にできる効果がある。
【００３０】
図８（ニ）では、冷却ファン１５の吐き出し口１６が排気管４に向けて配置されている。この構造の場合には、吐き出し口１６からの冷却風によって排気管４からの高温・高湿の排ガスのダクト５への導入が抑制されるという効果がある。
【００３１】
図８（ホ）では、図８（ニ）の例と同様、冷却ファン１５の吐き出し口１６が排気管４に向けて配置されている。さらに、この例では、吐き出し口１６が上下方向に複数個設けられている。この構造の場合には、図８（ニ）に示した構造から奏する効果のほか、さらに、冷却効果を均質にできる効果も奏する。
【００３２】
図８（ヘ）では、前述の実施形態に比べ、冷却ファン１５が排気管４に近い位置に設置されている。冷却ファン１５を排気管４に近接配置することにより、排気管４からの高温・高湿の排ガスのダクト５への導入が抑制されるという効果がある。
【００３３】
図８（ト）では、外気ダクト１７がダクト５の周囲を迂回してからダクト５内に導入される。この構造の場合には、迂回途中に外気を冷却する手段（図示せず）を設けること等によって、外気よりも低温の冷却風をダクト５に導入して冷却効果を一層高いものにすることが可能である。
【００３４】
上記した各実施形態は、センサマイクロホン１１，１４と冷却ファン１５との間についても適用することが可能である。
【００３５】
尚、水滴が逃げないためダクト５を傾斜させる場合ほどの効果は期待できないが、ダクト５を従来通り水平に設け、スピーカ１３等の音響機器のみを排気管４に対して鉛直斜め下向きに傾けても、音響機器に水滴が付着する事態が防止可能である。
【００３６】
さらに、本発明においては、排気管４の断面形状については、図５に示すような矩形のものの他、円形、楕円形等、任意の形状にすることが可能である。
【００３７】
【発明の効果】
上記のように、本発明による能動消音装置１においては、音波伝播経路である排気管４とスピーカ１３等の音響機器との間の接続路であるダクト５に対して、音響機器を冷却するための冷却ファン１５を接続するという構造上の変更のみによって、温度・湿度に関して、能動消音装置１の音響機器に適した機器仕様を得ることができる。しかも、スピーカ等の機器自体には特別な仕様変更を必要としない。従って、音響機器の広範囲な仕様をカバーして、機器の信頼性を維持するとともに耐久性を向上させることができる。
【００３８】
また、接続路であるダクト５の排気管４に対する接続角度を工夫することのみによって、たとえ結露の発生しやすい箇所に音響機器が設置されても、そのような不利な環境から音響機器を保護することができる。従って、機器の信頼性を維持するとともに耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  能動消音装置の概略を示す平面図
【図２】  図１の要部拡大図
【図３】  冷却ファン異常時の遮断具の動作を説明する流れ図
【図４】  スピーカメンテナンス時の遮断具の動作を説明する流れ図
【図５】  ダクトの側面図
【図６】  冷却ファン吸い込み口の概観図
【図７】  冷却ファン吸い込み口の分解図
【図８】  （イ）〜（ト）はそれぞれ冷却ファンの別実施形態を示す図
【符号の説明】
１                能動消音装置
２                騒音源
５，５ａ，５ｂ    接続路
１１，１３，１４  音響機器
１５              冷却ファン
【図１】
0003897466.tif 000002
【図２】
0003897466.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003897466.tif 000005
【図５】
0003897466.tif 000006
【図６】
0003897466.tif 000007
【図７】
0003897466.tif 000008
【図８】
0003897466.tif 000009