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ヤンマーアクティブ形排気消音装置−2
3. YAC形（ヤンマーアクティプ形）排気消音装置
低・中周波音はANCで、高周波音は吸音形パッシブ消音器（整音管）で消音するよう構成したハイブリッド形排気消音装置（以下YAC）で、小形・高性能、低圧損が特徴である。以下順を追って説明する。
3.1 構成
図2、3にYACの構成と外形図を示す。
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図−2 YACの構成
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図−3 外形図（YAC−M350）
1）センサーマイクユニット
干渉管より音波の上流で排気音を検出し、コントローラへの入力信号とする。
他の方式では回転パルス（1パルス／2回転など）信号を用い、その高調波成分とで排気音と見なす方式もあるが、排気音を直接検出するセンサーマイク方式は、図4のとおり定常運転時はもちろん機関回転数や負荷が変化した場合の消音の追随性にも優れている。
尚、センサーマイク、モニターマイクとも排気音波の検出にはプローブ方式を採用し、マイクロフォンに排気ガスが直接触れないよう保護している。
図−4 YACの消音追随性
2）コントローラ
センサーマイク信号を高速演算処理し、スピーカ放射音が干渉管で排気音とは逆位相で大きさが等しい音波となるよう制御する。又、モニターマイク信号も入力され、常にその信号が最小となるよう適応制御されている。
YACでは、演算部にDSP（Digital signal Processor）を採用し、高速・高精度化を図るとともにDSPのフィルター特性を消音中でもオンラインで最適化するなど独自の消音制御方式として、高消音量と安定性の両立を実現している。
又、コントローラには消音の状態が一目で解るようにセンサーマイク、モニターマイクの信号レベルを表示し、動作の確認と万一異常が発生した場合の原因が解るようになっている。
3）整音管
吸音形のパッシブ消音器で概ね500HZ以上の高周波音の消音を分担している。分割形の細長い形状として船内での配管性を向上させた。
4）音響管
スピーカ放射音の増幅と排気ガスからスピーカを保護するYAC独自の構造である。即ち、補機関など回転一定で運転される場合は、主要排気音の周波数が固定されるため、その周波数でスピーカ放射音を音響管の気柱共鳴作用により増幅させ、スピーカの小形化と増幅器の省パワー化を可能とした。
YACシリーズでは、補機関など回転一定機関では音響管の増幅効果によりスピーカ1個を、主機関など回転を変更させる機関ではスピーカ2個を標準としている。
5）スピーカユニット
コントローラで演算処理された信号を増幅器をとおしてスピーカから干渉音波（2次音）として放射する。ユニット内には冷却用ファンを内蔵し、外部から空気を吸い込み、スピーカを冷却後音響管に導かれ、排気ガスがスピーカに触れないよう音響管内の排気ガスを押し出す、いわゆるエアカーテンによりスピーカを保護する構造とした。
ファンは制御盤電源回路により、機関始動とともに運転され、機関停止後も余熱が除去されるまで運転するようにしている。
6）モニターマイクユニット
排気音と2次音との干渉後の排気音およびスピーカから発せられるシステム検定用信号を検出し、コントローラにフィードバックされ、DSPのフィルター特性をオンラインで調節することにより、常に最良の状態でANCが作動するようにしている。
7）制御盤
コントローラ、増幅器の他電源回路や警報回路などが収納されており、機関起動とともにANCが立ち上がるなど自動化により使い勝手を良好にした。
8）その他
・万一、冷却ファンの故障により排気ガスが冷却風入り口部より逆流した場合は、緊急用として冷却風入り口バルブを閉にし、排気ガスの逆流を防止できるようにした。又、そのままの状態で機関を運転しなければならない場合は、干渉管部の遮断フランジを閉にしておけば長期間の運転も可能である。尚、この場合ANCは作動停止となり、排気音は約15dBA上昇することになる。（ANC ON：70dBA、OFF：85dBA／1m）
・YACは整音管部、干渉管部とも排気ガスがほぼストレートに流れる構造のため、圧損は極めて低く（約50mmAq以下）、パッシブ消音器に比べ機関性能に与える影響も少ない。
3.2 シリーズ構成
YACは一定回転機関用のYAC−Mシリーズと回転制御機関用のYAC−Wシリーズとで構成され、各々口径200A〜600A（240PS〜2830PS）まで対応可能で、当社機関専用としている。
3.3 アクティブ排気消音システムの特徴
・排気音の大幅な低減
ヤンマー独自の消音制御方式により、低周波数域騒音はもちろん、人間の聴感上問題となる周波数域の騒音まで低減できます。排気管端より1m位置で、70dB（A）以下を達成できます。（ 図−6） 注）アクティブ消音時の排気音レベルは、機関や排気原音によって変化します。
・優れた追従性
コントローラの消音制御方式の最適化により、急激な回転変動にも追従して消音することが可能です。（図−4）
・コントローラ
ヤンマー独自の新制御方式を採用。
・人が静かに感じるように、最適な排気音に形を変えます。
・消音制御に必要な係数をオンラインで自動的に決定するので、安定した消音を行います。
・排気熱からスピーカを保護するため、自動的に冷却ファンを制御します。（特許出願中）
・高い耐久性
高温の排気ガスに曝されるマイク・スピーカは、ヤンマー独自の方式を採用し、腐食防止等、長時間の耐久性を確保しています。（特許出願中）
・低背圧
従来型のパッシブ消音器では、流れを迷路によって消音するため、背圧が大きくなります。本アクティブ排気消音システムでは、迷路を使わずスピーカーで音を消すため、背圧を70％以上低減しています。
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