JP2005164719A - 騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 各種騒音をダクトを用いることなく低減する。
【解決手段】 騒音源を内蔵する筺体の開口部に外付け可能な消音器としての支持枠体と、前記支持枠体内に配置されるレファレンスマイクと、前記支持枠体内に配置され、前記支持枠体外に付加音を放射する付加音源スピーカと、前記支持枠体外に設けられ、前記支持枠内の騒音と前記付加音源スピーカからの付加音との合成音を検出するエラーマイクと、前記レファレンスマイクからの音圧と、前記エラーマイクからの音圧とに基づいて演算を行い、エラーマイクからの音圧が最小となるように前記付加音源スピーカの出力を制御する制御装置と、を備えるものとして構成する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、各種騒音を低減する騒音低減装置に関し、例えば、通風口等の開口部に外付け等して用いて好適な騒音低減装置に関する。

従来、種々の原因で発生する騒音を低減するため各種構造の消音装置が知られている。その１つとして、騒音源からの騒音をダクトに導いて消音するようにしたものがある。

例えば、ダクト中間部に形成した消音器によって騒音を低減すると共に、ダクト出口近傍に能動消音装置（付加音源スピーカ）を設け、これから発する能動消音により更に騒音の低減効果を高めるようにしたものが知られている（特許文献１参照）。前記スピーカからは、ダクトの出口外側近傍に設けたレファレンスマイクで集音した音と逆位相の音を発するようにしている。しかしながら、このような装置は、あくまでもダクトを有するものであるため、全体として大型化するのが避けられない。つまり、上記の装置では、ダクトをある程度引き回さなければならず、かなりのスペースを占めてしまう。さらに、無理に小スペース化を図り、ダクトを長さの短かい小型なものとすると、スピーカとレファレンスマイクが近づきすぎてスピーカの音をレファレンスマイクが拾ってしまい、ハウリングを起し易くなってしまう。

また、別の例としては、ダクト内部の気流音によるマイクへのノイズの影響を回避するために、ダクトに形成した断面積拡張部そのものにマイクを設置した装置が知られている（特許文献２参照）。しかしながら、この装置においても、前の例と同様に、ダクトを用いるという点においては同じであり、スペース的に大型化するのは避けられず、小型化はむずかしい。
特開平８−１７９７８４号公報 特開平７−１６２９７９号公報

前述のように、従来は、騒音を低減するためにダクトを設け、このダクト中に騒音を導き、ダクトの構造自体によって又はダクトの途中に何らかの騒音低減のための手段を設けるようにしたものが知られている。しかしながら、従来は、騒音の低減のためにダクトを用いていたため、ダクトの引き回しのためのスペースが必要となり、大型化するのが避けられなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的は、小型化を図るため、ダクトを必要とすることなしに、騒音の低減を可能とした、騒音低減装置を提供することにある。

本発明は、騒音源を内蔵する筺体の開口部に外付けされる消音器としての支持枠体と、前記支持枠体内に配置されるレファレンスマイクと、前記支持枠体内に配置され、前記支持枠体内に付加音を放射する付加音源スピーカと、前記支持枠体外に設けられ、前記支持枠内の騒音と前記付加音源スピーカからの付加音との合成後のエラー音を検出するエラーマイクと、前記レファレンスマイクからの音圧と、前記エラーマイクからの音圧とに基づいて演算を行い、エラーマイクからの音圧が最小となるように前記付加音源スピーカの出力を制御する制御装置と、を備えるものとして構成される。

さらに、本発明は、 騒音源を内蔵する筺体の開口部に外付け可能な消音器としての支持枠体と、前記支持枠体内に配置されるレファレンスマイクと、前記支持枠体内に配置され、前記支持枠体内に付加音を放射する付加音源スピーカと、前記支持枠内の騒音と前記付加音源スピーカからの付加音との合成音の音圧と、前記レファレンスマイクからの音圧とから、前記合成信号の音圧が最小となるように演算して得た内部係数を固定し、この内部係数に基づいて前記付加音源スピーカの出力を制御する制御装置と、を備えるものとして構成される。

本発明によれば、騒音源を有する筺体からの騒音を、ダクトを用いることなく有効に低減することができる。

本発明の実施の形態について説明する前に、本発明の基本的な概念について説明する。本発明は、騒音源からの騒音を、ダクトを用いることなく低減しようとするものである。低減のために、騒音の外部への出口にアタッチメント的に外付け可能な構成を採用する。外付けできるようにするだけでなく、当然ダクトに比べて小スペースな小型なものとできるようにし、さらに外付した状態においても嵩張ることのないようにする。外付可能とすることにより、ダクトを用いる場合には得られなかった、外付けによる種々の利点が得られる。

以下に実施形態について説明する。

図１−図３は本発明の一形態としての装置の斜視図、横断面図、縦断面図を示す。

図１−図３に示すように、Ａは、内部に騒音源Ｂを有する筺体であり、開口部Ｃを有する。この筺体Ａに対して、任意の手段によって、開口部（通風口）Ｃを覆うように消音装置１００が外付け可能とされている。この消音装置１００は、筺体Ａに固定される支持枠体（消音器）１を有する。この支持枠体１は、例えば図２からわかるように、筐体Ａに取り付けられる面としての底面が開放したほぼ６面体状のものである。天板２には、内外を連通する開口３が形成されている。この天板２の内側には２つの付加音源スピーカ５，５が付設されている。前記天板２のうち、これらのスピーカ５，５の前方が開口６，６となっているのは当然である。この支持枠体１内には、特に図３からわかるように、２つのレファレンスマイク８，８が設けられている。さらに、この支持枠体１の外部には、特に、図１からわかるように、２つのエラーマイク１０，１０が天板２に対向するように設けられている。これらのエラーマイク１０，１０の取り付け手段については特定していないが、着脱可能な態様のものとすることができる。つまり、消音効果が十分確認できた時点で取外し可能とすることが望ましい。

上記消音装置１００の実際の消音動作について図４を用いて簡単に述べれば次の通りである。筺体Ａ内の騒音源Ｂからの騒音は筺体Ａの開口部Ｃから消音器１の内部に入り込み受動的に消音される。残存する騒音はレファレンスマイク８で集音され、このマイク８による音圧信号は制御装置１２に送られる。制御装置１２による制御によって付加音源スピーカ５から、消音器１内の騒音をキャンセルするためのキャンセル音が出力される。開口３からの騒音と付加音源スピーカ５からのキャンセル音との合成音が、外部のエラーマイク１０によって集音される。エラーマイク１０からの音圧信号は制御装置１２にフィードバックされる。制御装置１２は騒音低減がより効果的に行われるように、つまりエラーマイク１０の音圧が最小になるように、付加音源スピーカ５を制御する。

なお、図４に示すようにして、制御装置１２による付加音源スピーカ５の制御が決定された後は、つまり、内部係数が決定された後は、この内部係数を固定することもできる。この内部係数に基づいて制御装置１２で制御するようにすれば、この後はエラーマイクを省略することもできる。よって、一旦上記内部係数が決まった後は、新たな装置を構成する際に、エラーマイクは必ずしも必要なく、予め決めた内部係数を元にすれば、制御装置で適正な制御が可能である。

上記の制御装置１２の動作を図５、図６を参照してより詳しく説明する。

図５は、エラーマイク音圧信号最小を制御装置の目標値とし、評価関数として用いる信号源のエラーマイク、及び、音源スピーカの出力信号を生成する制御装置に入力する信号源のレファレンスマイクの組合せを決める過程を示している。即ち、レファレンスマイク８からのレファレンスマイク信号２１と、エラーマイク１０からのエラーマイク信号２２とが、制御装置１２におけるコヒーレンス演算装置２３に加えられる。コヒーレンス演算装置２３は、これらの２つの信号２１，２２に基づいて演算を行ってコヒーレンスの値を算出する。このコヒーレンスの値に基づき、コヒーレンス最大値の組み合わせを、レファレンスマイク群８Ａ（８（１），…，８（ｎ））及びエラーマイク群１０Ａ（１０（１），…，１０（ｎ））から各々１個ずつ選択することにより、コヒーレンスの大きさに伴い、エラーマイクでは大きな低減効果が得られる。

図６は、コヒーレンス最大値組み合わせマイク選択の過程を例示するものである。即ち、レファレンスマイク信号２１とエラーマイク信号２２に基づいて、コヒーレンス演算装置２３が、上述のように、コヒーレンスの値を算出する。このコヒーレンスの値に基づいて、コヒーレンス周波数平均演算装置２４により、周波数全体の平均値ｃｏｈバーを次式で演算する。

Ｎは周波数方向のデータ数、ｆ_ｎは周波数である。この結果を基に、コヒーレンス最大値組み合わせマイク選択装置２５により、コヒーレンスの周波数平均値最大値の組み合わせとなるように、レファレンスマイク群８Ａとエラーマイク群１０Ａから、次式に基づいてマイクを各々選別する。

なお、コヒーレンス周波数演算装置２４は、レファレンスマイク８あるいはエラーマイク１０の値がある閾値以上の変更となる特定周波数に的を絞った周波数部分のみを抜き取り周波数全体平均値の代わりに、判定値とするものとすることもできる。

上述の装置は、通風路の開口部Ｃに消音器１、消音器１の内部にレファレンスマイク８、消音器１の内部の開口６に外向きに付加音源スピーカ５を有するものである。この構成は、通風路の開口部Ｃに外付け可能な構成であり、省スペースを図りつつも、受動消音及び能動消音を同時に実現でき、効果的に騒音の低減ができる。さらに、制御装置１２により、外乱に左右されず、コヒーレンスを確保することもできる。つまり、気流等の外乱による状態量の変化に対して、コヒーレンスを確保することができる。

以上説明したように実施形態によれば、消音器と能動消音の組み合わせで筺体内の騒音を省スペースで効率的に低減でき、かつコヒーレンス最大のレファレンスマイクとエラーマイクの組み合わせが自動的に選択でき、これにより、外部からの気流等の外乱の影響を受けないことが少ない制御が実現可能となる。また、運転モード、風路の変化、内部機器の配置換えによる変化、入り口からの空気の流れ込みの変化等々の変化によってコヒーレンス値が低下した場合においても、コヒーレンス最大値の組み合わせのマイク自動選別がなされるので、より有効に騒音の低減が可能である。

図７は、上述の本発明の実施形態の効果を確認するために行った実験結果を示すグラフである。筺体Ａの開口部Ｃにおける騒音を約１０ｄＢＡだけ低減することができた。なお、縦軸は音圧レベルＳＰＬ（サウンドプレッシャレベル）を聴感ｄＢＡで示したものである。

本発明の実施形態の全体斜視図。 その横断面図。 その縦断面図。 本発明の実施形態の機能を示すブロック図。 本発明の実施形態のレファレンスマイクとエラーマイクの選択について説明するブロック図。 本発明の実施形態のコヒーレンス最大値組み合わせマイクの選択を説明するブロック図。 本発明の実施形態の効果を示す図。

符号の説明

Ａ 筺体
Ｂ 騒音源
Ｃ 開口部（通風口）
１ 支持枠体（消音器）
３ 開口
５ 付加音源スピーカ
８ レファレンスマイク
１０ エラーマイク
１００ 消音装置

Claims (4)

1. 騒音源を内蔵する筺体の開口部に外付け可能な消音器としての支持枠体と、
   前記支持枠体内に配置されるレファレンスマイクと、
   前記支持枠体内に配置され、前記支持枠体内に付加音を放射する付加音源スピーカと、
   前記支持枠体外に設けられ、前記支持枠内の騒音と前記付加音源スピーカからの付加音との合成音を検出するエラーマイクと、
   前記レファレンスマイクからの音圧と、前記エラーマイクからの音圧とに基づいて演算を行い、エラーマイクからの音圧が最小となるように前記付加音源スピーカの出力を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする騒音低減装置。
2. 前記レファレンスマイク、前記エラーマイク及び付加音源スピーカを少なくとも１つずつ備えていることを特徴とする請求項１の騒音低減装置。
3. 前記レファレンスマイクと前記エラーマイクが複数備えられており、
   前記制御装置は、前記レファレンスマイクと前記エラーマイクのコヒーレンスが最大となる組み合わせを選択するものである、請求項１の騒音低減装置。
4. 騒音源を内蔵する筺体の開口部に外付け可能な消音器としての支持枠体と、
   前記支持枠体内に配置されるレファレンスマイクと、
   前記支持枠体内に配置され、前記支持枠体内に付加音を放射する付加音源スピーカと、
   前記支持枠内の騒音と前記付加音源スピーカからの付加音との合成音の音圧と、前記レファレンスマイクからの音圧とから、前記合成信号の音圧が最小となるように演算して得た内部係数を固定し、この内部係数に基づいて前記付加音源スピーカの出力を制御する制御装置と、
   を備えることを特徴とする騒音低減装置。

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