JPH0830279A - 能動的消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡単かつ安価にエンジン発電機の騒音を消音
する装置を提供する。 【構成】 センサ部２２で検出したエンジンの負荷と、
エンジン回転信号検出部２１で検出したエンジン回転信
号に基づいて一定回転数、一定負荷の状態を設定条件検
出部２６が検出し、一定回転数、一定負荷の状態である
と検出された場合は、駆動部２８がＲＯＭ２７からエン
ジンの騒音を消音するアンチノイズ信号を読み出し、ラ
ウドスピーカ１７から相殺音を発生させて、エンジン発
電機の騒音を消音する。ＲＯＭ２７からアンチノイズ信
号を読み出すだけで能動的な消音を行うことができるの
で構成が簡単となり、安価に実施できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は能動的消音装置に関し、
より詳しくは一定回転数，一定出力で運転される駆動源
に起因する騒音を消音する能動的消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】エンジンなどの騒音源からの騒音を消音
する方法としては、消音材を騒音源回りに配設する方法
が従来から知られている。近年、消音材で消音しにくい
低周波域の騒音を消音する方法として、能動的消音装置
が実用化されている。この能動的消音装置の一例として
は、特公平３−２５６７９号に開示されている能動音響
減衰器、特開平３−２０４３５４号に開示されている自
動車の車室内のこもり音を低減する装置などがある。

【０００３】図６は自動車の室内のこもり音を消音する
車室消音装置の構成を説明するための概略斜視図、図７
は車室消音装置の構成を示すブロック図である。この車
室消音装置５０は、車室５１内に設けられた座席５２の
下部に取り付けられたラウドスピーカ５３と、エンジン
５４のクランク角度を検出するエンジン回転信号検出部
５５と、エンジン５４のこもり音をラウドスピーカ５３
から発せられる相殺音により相殺した後の残留音を検出
する残留音収集マイク５６と、ラウドスピーカ５３に相
殺音を発生させる駆動信号を送るアクティブノイズコン
トローラ（ＡＮＣコントローラ５７と称する）とから構
成されている。

【０００４】ＡＮＣコントローラ５７は図７に示すよう
に、エンジン回転信号に基づいてアンチノイズ信号を生
成する基準となる信号（例えば、正弦波）を生成する基
準信号生成部６１と、生成された基準信号をデジタル信
号に変換するＡ／Ｄ変換部６２と、残留音収集マイク５
６からの残留信号ををデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変
換部６３と、基準信号と残留信号とに基づいて残留信号
が小さくなるようなアンチノイズ信号を生成するアンチ
ノイズ信号生成部６４と、生成されたアンチノイズ信号
をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部６５と、アンチ
ノイズ信号を増幅するアンプ６６とを有している。

【０００５】この車室消音装置５０によれば、エンジン
の回転数変化、車室の温度変化など刻々変化する状況に
対応して、ＡＮＣコントローラ５７が所定の適応アルゴ
リズムに従ってデジタルフィルタのフィルタ係数を変化
させることにより、残留音が最小になるようなアンチノ
イズ信号を生成するので、防音材で消音しにくい低周波
のこもり音を効果的に消音することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成の能動的消音装置においては、刻々変化する、残留騒
音をリアルタイムでデジタル信号に変換する高速なＡ／
Ｄ変換部６３が必要となる。また、アンチノイズ信号生
成部６４においても、適応アルゴリズムをリアルタイム
で実行するために高速演算処理を行うことのできる高機
能な信号処理専用プロセッサ（ＤＳＰ）が必要になる。
上記高機能なＡ／Ｄ変換部および高機能な信号処理専用
プロセッサ（ＤＳＰ）は汎用のものに比べて非常に高価
であり、能動的消音装置が適用される装置が高価になる
問題が生じる。また、その他にも基準信号生成部６１、
残留音収集マイク５６が必要になり、エンジン発電機な
どの装置の販売単価が低いものについては、コスト的に
図６および図７に示す構成を採用できない問題点があっ
た。

【０００７】

【発明の目的】本発明は上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、簡単かつ安価にエンジンの騒音を消音でき
る能動的消音装置を提供することを目的としている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の能動的消音装置は、包囲部材で包囲さ
れるとともに、一定回転数，一定出力で運転される駆動
源からの騒音を消音する能動的消音装置であり、騒音を
相殺する相殺音を発生する相殺音発生手段と、騒音源の
回転数を検出する回転数検出手段と、騒音源の負荷情報
を検出する負荷状態検出手段と、騒音源が一定回転数，
一定出力で運転されている状態を回転数と負荷情報に基
づいて検出する相殺音発生時検出手段と、騒音源が一定
回転数，一定出力で運転された場合に騒音源に起因する
騒音を相殺するアンチノイズ信号が予め記憶された記憶
手段と、相殺音発生時検出手段が、騒音源が一定回転
数，一定出力で運転されている状態であると検出したこ
とに応答して記憶手段のアンチノイズ信号に基づいて相
殺音発生手段から相殺音を発生させる制御手段とを含む
ことを特徴とする。

【０００９】なお、相殺音発生時検出手段と制御手段は
１つの制御ユニット（例えば、ＣＰＵ）で構成すること
が構成が簡単になり好ましい。さらに、騒音源からの騒
音が伝搬する場合に影響を与える因子、例えば、包囲部
材内の温度、湿度などを検出する環境因子検出手段と、
環境因子のデータに対応したアンチノイズ信号を予め記
憶した記憶手段と、検出された環境因子に基づいて環境
因子のデータに対応したアンチノイズ信号を選択する制
御手段を含んだ構成とすることもできる。

【００１０】

【作用】請求項１の能動的消音装置であれば、騒音源が
運転されると、回転数検出手段が騒音源の回転数を検出
するとともに、負荷状態検出手段が駆動源の負荷情報を
検出する。そして相殺音発生時検出手段が一定回転数で
一定出力で運転されている状態であるか否かを検出され
た回転数と負荷情報に基づいて検出し、騒音源が一定回
転数かつ一定出力で運転されていると検出した場合に
は、駆動手段が、記憶手段に記憶されたアンチノイズ信
号に基づいて相殺音発生手段から相殺音を発生させ駆動
源の騒音を相殺する。したがって、本発明の能動的消音
装置であれば、制御手段は記憶手段に記憶されたアンチ
ノイズ信号を状況に応じて単に選択するだけで騒音を消
音できるのであるから、装置構成が著しく簡単化できて
コストを大幅に低減することができる。

【００１１】なお、環境因子検出手段と、環境因子のデ
ータに対応したアンチノイズ信号を予め記憶した記憶手
段を含んだ構成では、急激な環境の変化にも対応して、
相殺音を発生できる利点がある。なお、記憶手段はルッ
クアップテーブル方式でアンチノイズ信号を記憶してお
くことにより、敏速に処理することができる。

【００１２】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１は本発明の能動的消音装置の一実施例と
してのエンジン発電機用消音装置を示す概略縦断面図、
図２は本実施例に係るエンジン発電機用消音装置の概略
構成ブロック図である。このエンジン発電機用消音装置
２０が適用されるエンジン発電機１は、防音ケース２の
ぼぼ中央部にディーゼルエンジン３を配設するととも
に、図中右側にエンジン発電機４を配設してある。ディ
ーゼルエンジン３の上側には区画壁５を設け、区画壁５
の側面にラジエータ６を取り付けることにより、防音ケ
ース２内をエンジンと発電機が収容されるエンジン発電
室１０と、排風通路１１とに区画している。ラジエータ
６にはエンジン３のクランク軸と連動駆動されるラジエ
ータファン１２が取り付けられている。区画壁５の上側
にはエンジン３の排気管１３と連通されたマフラ１４が
取り付けられ、マフラ１４の排気口１４ａは防音ケース
２の上面に設けられた排出口１５の一部を占めるように
して外部に導出されている。

【００１３】排出口１５の上側には、排出口１５を覆う
ように防音カバー１６が膨出され、防音カバー１６の基
端側にラウドスピーカ１７を設けている。防音ケース２
の発電機４側の側面には防音ケース２内を換気する吸気
口１８が設けてある。防音ケース２のラジエータ６側の
側面にはラジエータファン１１により送り出された冷却
風を排出口１５に導く前述の排風通路１１が形成してあ
る。吸気口１８から吸入された外気はラジエータファン
１２の駆動によりエンジン発電室１０内を図中矢印Ａの
ように流れ、排風通路１１を経て排気口１５から排出さ
れることにより、防音ケース２内の熱気を外に逃がすよ
うに構成されている。エンジン発電機用消音装置２０
は、エンジン３のエンジン回転信号を検出するエンジン
回転信号検出部２１と、防音カバー１６内の空間に相殺
音を放出するように設けられたラウドスピーカ１７と、
ディーゼルエンジン３の排気管１３内の温度を検出す
る、エンジンの負荷センサとしてのセンサ部２２と、ラ
ウドスピーカに相殺音の駆動信号を送るアクティブノイ
ズコントローラ（以下、ＡＮＣコントローラ２３と称す
る）とから構成されている。

【００１４】なお、ＡＮＣコントローラ２３は防音ケー
ス２の下部にエンジン３の熱の影響を受けないように防
熱部材２４に囲まれて防音ケース２に固定されている。
ＡＮＣコントローラ２３は図２に示すように、センサ部
２２からの負荷信号をアナログ／デジタル変換するＡ／
Ｄ変換部２４と、エンジン回転信号を検出するエンジン
回転信号検出部２１からのエンジン回転信号をアナログ
／デジタル変換するＡ／Ｄ変換部２５と、検出された負
荷信号とエンジン回転信号が予め設定された範囲内にあ
るか否かを検出する設定条件検出部２６と、一定負荷、
一定回転数の状態の時のエンジンの騒音を相殺するアン
チノイズ信号を記憶したＲＯＭ２７と、設定条件検出部
２６が予め設定された範囲内にあると検出したことに応
答してＲＯＭ２７内のアンチノイズ信号をそのまま引き
出して駆動信号を生成する制御部２８と、生成された駆
動信号をデジタル／アナログ変換するＤ／Ａ変換部２９
と、変換されたアナログ信号を増幅するアンプ部３０と
を含んで構成されている。

【００１５】なお、制御部２８はＣＰＵなどで構成さ
れ、ＲＯＭ２７内の記憶番地から所定のアンチノイズ信
号を取り出す働きをする。上記構成のエンジン発電機消
音装置の動作について、図３のフローチャートに従って
説明する。まず、ステップＳＰ１においてエンジン発電
機１のエンジン３が運転されると、エンジン回転信号検
出部２１はエンジン３の回転信号を検出し、ステップＳ
Ｐ２において排気管１３内に設けられたエンジン排気温
度センサ（センサ部２２）が排気温度を検出し、ステッ
プＳＰ３において設定条件検出部２６が設定負荷、設定
回転数に達したか否かを判別し、設定負荷、設定回転数
に達していないと判別された場合は、ステップＳＰ１お
よびＳＰ２のエンジン回転数検出処理、エンジン排気温
度検出処理を繰り返す。一方、ステップＳＰ３において
設定条件検出部２６が設定負荷、設定回転数に達したと
判別した場合は、ステップＳＰ４において制御部２８が
ＲＯＭ２７から設定負荷、設定回転数に対応するアンチ
ノイズ信号を読み出し、ステップＳＰ５においてそのア
ンチノイズ信号に基づいてラウドスピーカ１７から相殺
音を発生させて一連の処理を終了する。

【００１６】図１および図４を参照しつつ、さらに説明
する。エンジン発電機１のように防音ケース２に囲まれ
た閉空間において、一定負荷、一定回転数で駆動される
ときのエンジンの騒音は規則的に発生し、その変動は少
ない。そこで、予めエンジン発電機１が運転される設定
負荷、設定回転数において発生する騒音の特性を実験な
どにより求めておき、その騒音を相殺するアンチノイズ
波を発生させるようなアンチノイズ信号をＲＯＭ２７等
に記憶しておき、設定負荷、設定回転数（通常は図４に
示すような定常負荷、常用回転数の領域Ｐ）に達した状
態で相殺音をラウドスピーカ１７から発生させるように
する。この場合、設定負荷、設定回転数に達していない
場合に相殺音を発生させると新たな騒音となるので、設
定負荷、設定回転数に達したか否かを判別する設定条件
検出部２６を設けることにより、消音できる騒音が発生
している時のみに相殺音をラウドスピーカ１７から発生
させることができる。

【００１７】このように構成することにより、残留騒音
をリアルタイムでデジタル信号に変換する高速なＡ／Ｄ
変換部、適応アルゴリズムをリアルタイムで実行するた
めに高速演算処理を行うことのできる高機能な信号処理
専用プロセッサ（ＤＳＰ）、残留騒音を収集するマイク
が一切不要になり、簡単かつ安価に能動的消音装置を構
成することができる。また、図１に示すようにマフラ１
４の排気口１４ａ、防音ケース２の排出口１５を覆う防
音カバー１６を設けて、防音カバー１６内にラウドスピ
ーカ１７を設けることにより、騒音の主な発生場所を一
カ所に集めることができ、消音の特性を向上できる利点
がある。また、実験によりアンチノイズ信号を求めると
きも変動要因が少なく、安定したデータを得られやすく
なる。

【００１８】なお、必要に応じて、図１において想像線
（一点鎖線）で示したように、排風通路１１内にラウド
スピーカ３５を設けて、防音ケース２内の騒音を消音す
るように構成しても良い。この場合は、防音カバー１６
内のラウドスピーカ１７用のアンチノイズ信号と排風通
路１１内のラウドスピーカ３５用のアンチノイズ信号と
をＲＯＭ２７内に記憶しておくことが必要になる。

【００１９】

【実施例２】次にこの発明の第２実施例について説明す
る。この第２実施例が前記第１実施例と異なる点は、エ
ンジンの負荷を検出するセンサ部２２として、以下の
〜の構成を採用した点のみである。 出力軸トルクセンサを設け、そのトルクセンサの出力
に基づいてエンジン負荷を検出する。 ディーゼルエンジンの燃料噴射量を決定する燃料ラッ
ク位置駆動信号から、エンジンの負荷を予想する。 ディーゼルエンジンの燃料ラック位置を検出するポジ
ションセンサなどのラック位置検出手段を設け、検出さ
れたラック位置からエンジンの負荷を予想する。 これらの場合もエンジンの排気温度を検出する場合と同
様に、エンジンの負荷を検出することができ本発明を構
成することができる。

【００２０】

【実施例３】次に、この発明の第３実施例を図５に示す
概略ブロック図に従って説明する。この第２実施例が前
記第１実施例と異なる点は、騒音因子の一つとして、防
音ケース２および／または防音カバー１６内の温度を検
出する温度センサ３８および検出温度をアナログ／デジ
タル変換するＡ／Ｄ変換部３９を設け、その検出温度に
基づいてＲＯＭ４０内のアンチノイズ信号を選択するよ
うに構成した点のみである。なお、予め温度変化にした
がってエンジンからの騒音がどのように変化するかを調
べ、それに対応するアンチノイズ信号をＲＯＭ４０内に
記憶しておくことは言うまでもない。この実施例によれ
ば、かなり大きな温度変化がある場合にでも、エンジン
の騒音を確実に消音することができる。

【００２１】この発明は上記実施例に限定されるもので
はなく、この発明の要旨を変更しない範囲内において種
々の設計変更を施すことが可能である。以下、そのよう
な実施例を説明する。 （１）前記実施例では、一定負荷、一定回転数で駆動さ
れる騒音源がエンジンである場合を示したが、そのよう
な騒音源としてはエンジンの他、モータ、コンプレッサ
ーなどが例示できる。 （２）前記第１実施例においては、エンジン発電機を例
示したが、所定期間の間、負荷一定、回転数一定で運転
される、建設用機械、農業用機械においても適用が可能
である。また、作業者がそのような負荷一定、回転数一
定の時を自らが判断して、手動スイッチにより相殺音を
発生させるようにすることも可能である。

【００２２】（３）前記実施例では、騒音源が配設され
る閉空間と相殺音が放射される閉空間とが同一あるいは
極めて近接しているエンジン発電機を示したが、部屋な
どの閉空間において一定負荷、一定回転数で駆動される
空調設備などからの音を消音したい場合においても本発
明は適用することができる。 （４）また、一定負荷、一定回転数で運転される段階が
複数ある場合には、それらの段階に対応して、アンチノ
イズ信号をＲＯＭ等に記憶しておくことで、それら複数
の段階全てにおいて、同様に騒音源からの騒音を消音す
ることができる。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、以下の特有の効果を奏する。 （イ）残留騒音をリアルタイムでデジタル信号に変換す
る高速なＡ／Ｄ変換部、適応アルゴリズムをリアルタイ
ムで実行するための高機能な信号処理専用プロセッサ
（ＤＳＰ）、残留騒音収集用マイク、複雑な適応アルゴ
リズムを処理する制御手段等が一切不要になり、簡単か
つ安価に能動的消音装置を提供することができる。 （ロ）包囲部材で包囲される閉空間の騒音特性を実験、
演算などにより得て、その騒音を効率良く消音できるア
ンチノイズ信号を実験、演算により求めることが可能な
ので、複雑な理論が不要になり、多種多様な装置に手軽
に実施できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の能動的消音装置をエンジン発電機用消
音装置に適用した実施例を示す、エンジン発電機の縦断
面図である。

【図２】本発明の一実施例としてのエンジン発電機用消
音装置の概略ブロック図である。

【図３】エンジン発電機用消音装置の動作を説明するた
めのフローチャートである。

【図４】相殺音を発生させる条件を説明するための図で
ある。

【図５】本発明の他の実施例を示すエンジン発電機用消
音装置の概略ブロック図である。

【図６】従来の車室消音装置の構成を説明するための斜
視図である。

【図７】従来の車室消音装置の構成を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

２…防音ケース、 ３…ディーゼルエンジン、１７，
３５…ラウドスピーカ、 ２１…エンジン回転信号検
出部、２２…センサ部、 ２６…設定条件検出
部、２７，４０…ＲＯＭ、 ２８…制御部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 包囲部材（２）で包囲されるとともに、
   一定回転数，一定出力で運転される駆動源（３）からの
   騒音を消音する能動的消音装置であり、騒音を相殺する
   相殺音を発生する相殺音発生手段（１７）（３５）と、
   騒音源（３）の回転数を検出する回転数検出手段（２
   １）と、騒音源（３）の負荷情報を検出する負荷状態検
   出手段（２２）と、騒音源（３）が一定回転数，一定出
   力で運転されている状態を回転数と負荷情報に基づいて
   検出する相殺音発生時検出手段（２６）と、騒音源
   （３）が一定回転数，一定出力で運転された場合に騒音
   源（３）に起因する騒音を相殺するアンチノイズ信号が
   予め記憶された記憶手段（２７）（４０）と、相殺音発
   生時検出手段（２６）が、騒音源（３）が一定回転数，
   一定出力で運転されている状態であると検出したことに
   応答して記憶手段（２７）（４０）のアンチノイズ信号
   に基づいて相殺音発生手段（１７）（３５）から相殺音
   を発生させる制御手段（２８）とを含むことを特徴とす
   る能動的消音装置。