JP2010256896A - 能動型消音装置およびそれを用いた送風装置 - Google Patents

Abstract

【課題】三次元的に球面波状に広がる騒音を効果的に低減できる能動型消音装置およびそれを用いた送風装置を提供する。
【解決手段】能動型消音装置５１は、複数のダクト５２と、消音用音波発生部５３とを備えている。複数のダクト５２は、入口と出口を有する中空のダクトであり、三次元的な音圧分布を有する放射音の音源に対してその入口が向けられ、その内部で放射音を平面波に変える。消音用音波発生部５３は、複数のダクト５２のそれぞれに設けられ、平面波と逆位相の消音用音波を発生させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、能動型消音装置に関し、また、能動型消音装置を用いた送風装置にも関する。

従来、室内で用いられる送風装置として種々のものがあるが、例えば、空気調和機の室内機として、天井埋込み型や天井吊下げ型など種々のタイプの空気調和機の室内機がある。

これらの室内機は、いずれもケーシングに吸込口や吹出口などの複数の開口を有し、ケーシング内部のファンを駆動させることにより、室内空間などの空調対象空間とケーシングとの間で空気の吸込みおよび吹出しを行っている。

ここで、室内機で発生する騒音、例えばファンの風切り音などは、吸込口や吹出口などの複数の開口を通して、対象空間へ伝播する。

このような騒音が対象空間へ拡散するのを防止するために、従来では、特許文献１（特開２００４―２３２９６４号公報）に記載にされているように、通風口などにいわゆるアクティブノイズキャンセラと呼ばれる能動消音装置が設けられている。特許文献１に記載された能動消音装置は、通風口にダクトを設け、ダクト内部において、騒音をリファレンスマイクで検出し、その検出音波と逆位相の能動音をコントロールスピーカから発することにより、騒音を低減させている。

以上のような特許文献１に記載の能動消音装置では、たしかに、通風口などの直管ダクト状の一方通行の空間であって、出口が一つのみの単純な一次元的な空間で、発せられたほぼ平面波となっている単純な波形の騒音を低減させるためには有効である。

しかし、このような能動消音装置では、三次元的に球面波状に広がる騒音を低減することは困難である。例えば、天井埋込み型や天井吊下げ型などの室内機は、ケーシング内部のファンなどから発せられた騒音が球面波の状態で三次元的に広がるので、上記のような能動消音装置を設けても、騒音を低減することが困難である。

また、天井埋込み型や天井吊下げ型などの室内機は、通常、ケーシングに吸込口や吹出口などの複数の開口を有しており、かつ、これらの開口は異なる向きを向いているので、三次元的に球面波状に広がる騒音を低減させるのは非常に困難である。

とくに、天井埋込み型の室内機の吸込み経路では、フラットパネル周囲の四方を取り囲む吸込口からケーシング内部に入り、ターボファンなどの遠心ファンへ上昇する経路なので、三次元的に球面波状に広がる騒音が、この吸込み経路および四方の開口を通して対象空間へ広がるのを防ぐことは、上記のような直管状の通風口に対応する能動型消音装置では不可能である。

また、複雑な三次元形状の吸込み経路に対して、直管状の消音ダクトの取付けが困難である。しかも、消音ダクトは、球面波を平面波に変えるために、騒音の代表的な波長の半波長以上の長さを必要とするので、吸込み経路内部に消音ダクトの取付けスペースを確保することができないという問題もある。

本発明の課題は、三次元的に球面波状に広がる騒音を効果的に低減できる能動型消音装置およびそれを用いた送風装置を提供することにある。

第１の発明にかかる能動型消音装置は、複数のダクトと、消音用音波発生部とを備えている。複数のダクトは、入口と出口とを有する中空のダクトであり、三次元的な音圧分布を有する放射音の音源に対してその入口が向けられている。複数のダクトは、その内部で放射音を平面波に変える。消音用音波発生部は、複数のダクトのそれぞれに設けられ、平面波と逆位相の消音用音波を発生させる。

ここでは、能動型消音装置が複数のダクトおよび消音用音波発生部を備えているので、音源から発せられる三次元的な音圧分布を有する放射音を、それぞれの消音ダクト内部において平面波に変える。そして、消音用音波発生部によって発生される逆位相の消音用音波によって平面波を打ち消すことにより、三次元的に球面波状に広がる騒音を効果的に低減できる。

第２の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明にかかる能動型消音装置であって、複数のダクトは、音の入口を音源に向けるように、放射状に延びている。

ここでは、複数のダクトが音の入口を音源に向けるように放射状に延びているので、三次元的に球面波状に広がる騒音をより効果的に低減できる。

第３の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明または第２の発明にかかる能動型消音装置であって、補償用集音部をさらに備えている。補償用集音部は、複数のダクトのそれぞれに配置されている。補償用集音部は、平面波と消音用音波とが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を消音用音波発生部の制御のためにフィードバックする。

ここでは、補償用集音部によって、平面波と消音用音波とが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を消音用音波発生部の制御のためにフィードバックするので、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードバック制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

第４の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明から第３の発明のいずれかにかかる能動型消音装置であって、少なくとも１つの参照用集音部をさらに備えている。少なくとも１つの参照用集音部は、音源に対して消音用音波発生部よりも近い位置に配置され、平面波を参照する。

ここでは、平面波を参照する参照用集音部が音源に対して消音用音波発生部よりも近い位置に配置されているので、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、参照用集音部によって参照して消音用音波発生部を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

第５の発明にかかる能動型消音装置は、第４の発明にかかる能動型消音装置であって、参照用集音部は、ダクトのそれぞれに配置されている。

ここでは、参照用集音部がダクトのそれぞれに配置されているので、周波数が変化する騒音を、ダクトそれぞれに配置された参照用集音部によって参照する。そしてダクトそれぞれの消音用音波発生部を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によってさらに効果的に打ち消すことが可能である。

第６の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明から第５の発明のいずれかにかかる能動型消音装置であって、ダクトのそれぞれの少なくとも内側部分は、吸音性を有する。

ここでは、ダクトのそれぞれの少なくとも内側部分が吸音性を有するので、ダクト内部において平面波および合成音波を吸音することができ、より効果的に騒音を低減できる。

第７の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明から第６の発明のいずれかにかかる能動型消音装置であって、ダクトは、その内部を流れる空気流れの向きを変えることが可能な曲がった形状を有している。

ここでは、ダクトがその内部を流れる空気流れの向きを変えることが可能な曲がった形状を有しているので、ダクトの流路長さの確保とコンパクト化とが実現可能である。

第８の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明から第７の発明のいずれかにかかる能動型消音装置であって、ダクトは、少なくとも消音用音波発生部が配置される位置付近において長方形の断面を有する。長方形の断面のダクト内面における長辺は、騒音の代表的な波長の半波長以下である。

ここでは、長方形断面のダクトの場合であって、その内面における長辺が騒音の代表的な波長の半波長以下である場合ため、ダクト内部で騒音を平面波に確実に変えることが可能である。

第９の発明にかかる能動型消音装置は、第１の発明から第７の発明のいずれかにかかる能動型消音装置であって、ダクトは、少なくとも前記消音用音波発生部が配置される位置付近において円形の断面を有している。円形の断面のダクトの内径は、騒音の代表的な波長の半波長以下である。

ここでは、円形断面のダクトの場合であって、ダクトの内径が騒音の代表的な波長の半波長以下であるため、ダクト内部で騒音を平面波に確実に変えることが可能である。

第１０の発明にかかる送風装置は、音源である送風用のファンと、ケーシングと、第１の発明から第９の発明のいずれかにかかる能動型消音装置とを備えている。ケーシングは、ファンを内蔵し、対象空間に対して連通する開口部を有する。能動型消音装置は、開口部に対応して配置されている。

この送風装置は、上記の能動型消音装置がケーシングの開口部に対応して配置されているので、ケーシング内部のファンから三次元的に広がる球面波状の騒音を、開口部からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置によって効果的に打ち消すことが可能である。

第１１の発明にかかる送風装置は、第１０の発明にかかる送風装置であって、複数のダクトは、ケーシングの内部の空気流路を複数の部分に分割するように配置されている。

ここでは、複数のダクトがケーシングの内部の空気流路を複数の部分に分割するように配置されているので、騒音が空気流路を通って対象空間内にまで広がるのを効果的に防止することが可能である。

第１２の発明にかかる送風装置は、第１１の発明にかかる送風装置であって、ファンは、遠心ファンである。複数のダクトは、空気流路を複数の部分に扇状に分割するように配置されている。

ここでは、ファンが遠心ファンであり、複数のダクトが吸込流路を複数の部分に扇状に分割するように配置されているので、遠心ファンから球面状に広がる騒音を開口部に到達するまでに効果的に低減できる。

第１３の発明にかかる送風装置は、第１０の発明から第１２の発明のいずれかにかかる送風装置であって、フラットパネルをさらに備えている。フラットパネルは、天井面から遠ざかることにより開口部を開放し、天井面に近づくことにより開口部を閉鎖する。開口部は、全周状の吸込口である。

ここでは、全周状の吸込口である開口部を開閉するフラットパネルをさらに備えているので、送風装置の非運転時には、フラットパネルによって開口部を閉じて対象空間に居る人から開口部を隠すことができ、送風装置の美観が向上する。

第１４の発明にかかる送風装置は、第１０の発明から第１２の発明のいずれかにかかる送風装置であって、開口部は、ケーシング下面において４方向に向いて配置された４箇所のスリット状の吹出口である。

ここでは、開口部がケーシング下面において４方向に向いて配置された４箇所のスリット状の吹出口であるので、４箇所の開口部を通して対象空間に４方向に向けて吹出しまたは吸込みを行うことができ、その場合でも、それぞれの開口部に対応して能動型消音装置が配置されることにより、送風装置で発生した騒音が４箇所の開口部からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置によって効果的に打ち消すことが可能である。

第１５の発明にかかる送風装置は、第１０の発明から第１２の発明のいずれかにかかる送風装置であって、開口部は、ケーシング下面に配置された全周方向を向く全周状の吹出口である。

ここでは、開口部がケーシング下面に配置された全周方向を向く全周状の吹出口であるので、全周状の開口部を通して対象空間に全周に向けて吹出しまたは吸込みを行うことができ、その場合でも、それぞれの開口部に対応して能動型消音装置が配置されることにより、送風装置で発生した騒音が全周状の開口部からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置によって効果的に打ち消すことが可能である。

第１の発明では、三次元的に球面波状に広がる騒音を効果的に低減できる。

第２の発明では、三次元的に球面波状に広がる騒音をより効果的に低減できる。

第３の発明では、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードバック制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

第４の発明では、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、参照用集音部によって参照して消音用音波発生部を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

第５の発明では、周波数および大きさが変化する騒音を、ダクトそれぞれに配置された参照用集音部によって参照してダクトそれぞれの消音用音波発生部を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によってさらに効果的に打ち消すことが可能である。

第６の発明では、ダクト内部において平面波および合成音波を吸音することができ、より効果的に騒音を低減できる。

第７の発明では、ダクトの流路長さの確保とコンパクト化とが実現可能である。

第８の発明では、長方形断面のダクト内部において、騒音を平面波に確実に変えることが可能である。

第９の発明では、円形断面のダクト内部において、騒音を平面波に確実に変えることが可能である。

第１０の発明では、ケーシング内部のファンから三次元的に広がる球面波状の騒音を、開口部からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置によって効果的に打ち消すことが可能である。

第１１の発明では、騒音が空気流路を通って対象空間内にまで広がるのを効果的に防止することが可能である。

第１２の発明では、遠心ファンから球面状に広がる騒音を開口部に到達するまでに効果的に低減できる。

第１３の発明では、送風装置の非運転時には、フラットパネルによって開口部を閉じて対象空間に居る人から開口部を隠すことができ、送風装置の美観が向上する。

第１４の発明では、４箇所の開口部を通して対象空間に全周に向けて吹出しまたは吸込みを行うことができる。しかも、送風装置で発生した騒音が４箇所の開口部からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置によって効果的に打ち消すことが可能である。

第１５の発明では、全周状の開口部を通して対象空間に全周に向けて吹出しまたは吸込みを行うことができる。しかも、送風装置で発生した騒音が全周状の開口部からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置によって効果的に打ち消すことが可能である。

本発明の能動型消音装置を用いた送風装置の実施形態にかかる空気調和機の室内機の外観斜視図である。 図１の室内機の概略側面断面図である。 図１の室内機をフラットパネルおよび化粧パネルを取り外した状態で下から見た図である。 図２に示される能動型消音装置の斜視図である。 本発明の能動型消音装置の実施形態である、能動型消音装置の基本構成を示すダクト内部の断面図である。 本発明の能動型消音装置の変形例についての基本構成を示すダクト内部の断面図である。 本発明の能動型消音装置の他の変形例についての基本構成を示すダクト内部の断面図である。 本発明の能動型消音装置のさらに他の変形例についての基本構成を示すダクト内部の断面図である。 本発明の送風装置の変形例にかかわる全周状に吹出口を有する室内機を下からみた図である。

以下、本発明にかかる能動型消音装置５１の実施形態と、それを用いた送風装置の実施形態として、能動型消音装置５１を内蔵した空気調和機の室内機１とをそれぞれ図面に基づいて説明する。

（１）能動型消音装置の基本構成
まず、本発明の能動型消音装置５１についての基本構成を図５を参照しながら簡単に説明する。

図５に示される能動型消音装置５１の基本構成は、複数の消音ダクト５２それぞれに、消音用音波発生部５３、補償用集音部５４、および参照用集音部５５が設けられ、フィードフォワード制御（ＦＦ制御）を行う構成になっている。

複数の消音ダクト５２は、それぞれ、入口Ｅおよび出口Ｄを有する中空のダクトである。消音ダクト５２の入口Ｅは、三次元的な音圧分布を有する放射音Ｓを発生する音源Ａに向けられている。消音ダクト５２は、幅が狭い内部空間において、音源Ａから発生する三次元状に広がる放射音Ｓを平面波Ｐに変える。

消音用音波発生部５３は、それぞれの消音ダクト５２の壁に埋め込まれており、平面波Ｐと逆位相の消音用音波Ｃを発生させる部分であり、スピーカーその他の音波出力機器が用いられる。

また、補償用集音部５４は、消音用音波発生部５３よりも入口Ｅから遠い位置（例えば、消音用音波発生部５３と出口Ｄの中間位置）に設置されている。補償用集音部５４は、平面波Ｐと消音用音波Ｃとが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を消音用音波発生部５３の制御のためにフィードバックする。

参照用集音部５５は、消音用音波発生部５３よりも入口Ｅ側に設けられている。参照用集音部５５は、平面波Ｐを参照し、平面波Ｐの変化を事前に検出し、その検出信号に基づいて、補償用集音部５４からの信号を用いたフィードバック制御をさらに適切に修正するフィードフォワード制御（ＦＦ制御）を行うことが可能であり、その結果、消音効果が向上する。

また、消音効果を向上させるために、ダクト５２のそれぞれの少なくとも内側部分は、発泡樹脂などの吸音材を設置するなどして吸音処理を施すのが好ましい。

（２）空気調和機の室内機の全体構成
つぎに、本発明の能動型消音装置５１用いた送風装置の実施形態として、能動型消音装置５１を内蔵した空気調和機の室内機１について説明する。

図１は、本発明の一実施形態にかかる空気調和機の室内機１の外観斜視図（天井は省略）である。空気調和機の室内機１は、天井埋込型の空気調和機の室内機であり、空気調和機の室内機本体２と、空気調和機の室内機本体２の下側に装着された化粧パネル３と、室内機本体２のケーシング２ａ下部に開口する開口２ｂ（図２参照）を覆うフラットパネル３３とを備えている。

ここでは、空気調和機の室内機本体２は、図２に示されるように、空気調和される対象空間の天井Ｕに形成された開口に挿入されて配置されている。そして、化粧パネル３は、天井Ｕの開口に嵌め込まれるように配置されている。

空気調和機の室内機本体２は、内部に各種構成機器を収納するケーシング２ａと、フラットパネル３３周囲であって化粧パネル３と略正方形のフラットパネル３３との隙間に形成された全周状の吸込口３１を通じて空調対象空間の空気をケーシング２ａ内に吸入して外周方向に吹き出す遠心ファンであるターボファン４と、ターボファン４の外周を囲むように配置された熱交換器６と、能動型消音装置５１とが配置されている。化粧パネル３には、室内の空気を吸入する全周状の吸込口３１と、対象空間内に空気を吹き出す４箇所の吹出口３２とが形成されている。

また、室内機本体２のケーシング２ａには、全周状の吸込口３１から吸入される空気をターボファン４の羽根車４１へ案内するためのベルマウス５が配置されている。

図２に示されるように、ケーシング２ａ内部には、室内の空気が全周状の吸込口３１からターボファン４へ向かう吸込流路Ｒ１と、ターボファン４からの空気が熱交換器６を経由した後４箇所の吹出口３２を通して室内へ吹き出す吹出流路Ｒ２とを有している。

フラットパネル３３は、図示しない駆動機構により昇降可能であり、室内機１を使用する際には、下降して天井面Ｕ１から遠ざかることにより全周状の吸込口３１を開放し、室内機１を使用しないときには、天井面Ｕ１とほぼ同一平面の位置まで上昇して近づくことにより全周状の吸込口３１を閉鎖する。

（３）室内機１に内蔵された能動型消音装置５１についての説明
図２〜４に示される室内機１に内蔵された能動型消音装置５１は、複数のダクト５２と、消音用音波発生部５３と、補償用集音部５４と、参照用集音部５５と、制御部５７と、を備えている。

図２〜４に示される消音ダクト５２は、吸込流路Ｒ１を複数に分割し、吸込流路Ｒ１を通って三次元的に広がる騒音を平面波に変える幅が狭い中空のダクトである。消音ダクト５２は、吸込流路Ｒ１内部に複数設けられている。複数の消音ダクト５２には、それぞれ、補償用集音部５４および参照用集音部５５が設けられている。制御部５７は、消音ダクト５２のそれぞれに設けてもよいし、共通化してもよい。

複数の消音ダクト５２は、それぞれ、図４に示されるように、扇状に広がるように配置された２枚の仕切り部分５２ａ、５２ｂと、上部閉鎖部分５２ｃと、下部閉鎖部分５２ｄとから構成されている。消音ダクト５２の上部閉鎖部分５２ｃには、消音用音波発生部５３を取り付ける貫通孔５２ｅが形成されている。消音ダクト５２の２枚の仕切り部分５２ａ、５２ｂが開いた外周側には、吸込口３１に連通する側部開口５２ｆが形成されている。また、消音ダクト５２の２枚の仕切り部分５２ａ、５２ｂとベルマウス５とによって、音が入る上部開口５２ｇが形成されている。

本実施形態では、図２および図４に示されるように、仕切り部分５２ａ、５２ｂは、ベルマウス５の内部にまで延びているが、ベルマウス５の下端開口付近で止めておいてもよい。

また、本実施形態では、隣接する２つの消音ダクト５２は、仕切り部分５２ａ、５２ｂを共用しているが、それぞれ別個に仕切り部分５２ａ、５２ｂを設けてもよい。

以上のように、ケーシング２ａ内部のターボファン４などから生じる三次元的に広がる騒音が、消音ダクト５２内部の狭い扇状の空間において、平面波に変換され、この平面波を消音用音波発生部５３から発生した平面波と逆位相の消音用音波によって打ち消すことが可能である。その結果、複数の吸込口３１を通して、対象空間内にまで広がるのを効果的に防止する。

しかも、消音ダクト５２は、その内部を流れる空気流れの向きをＬ字状に変えることが可能な曲がった形状を有する筒体であり、その内部には、平面波に変えるのに十分な長さの空気流路が確保されている。

図２に示される消音ダクト５２の消音用音波発生部５３が配置される位置の断面の形状は長方形状である。長方形状の断面は、長方形断面幅方向の内面における辺（短辺）がＢで、長方形断面高さ方向の内面における辺（長辺）がＨである。長方形断面は、長辺Ｈがケーシング２ａ内部の騒音の代表的な波長の半波長以下になるように設定されている。

また、ダクト５２のそれぞれの少なくとも内側部分は、発泡樹脂などの吸音材を設けるなどして吸音性を有している。

この室内機１に内蔵された能動型消音装置５１は、フィードフォワード制御（ＦＦ制御）を行う構成になっている。すなわち、能動型消音装置５１は、参照用集音部５５および補償用集音部５４をそれぞれの消音ダクト５２に備えている。

参照用集音部５５は、消音ダクト５２の内部空間におけるターボファン４に近い位置に配置され、消音ダクト５２内部で三次元の球面波から変換された平面波を参照する。

制御部５７は、参照用集音部５５で参照された平面波と逆位相の制御波形の信号を生成する。また、その制御波形の信号を消音用音波発生部５３に送る。

消音用音波発生部５３は、消音ダクト５２の内部空間におけるターボファン４に対して参照用集音部５５よりも遠い位置に配置され、制御部５７で生成された制御波形の信号に基づいて、平面波を打ち消す制御用の音波を発生する。

補償用集音部５４は、消音ダクト５２の内部空間におけるターボファン４に対して消音用音波発生部５３よりも遠い位置に配置される。補償用集音部５４は、平面波と制御用の音波との合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を制御部５７へフィードバックする。制御部５７は、フィードバックされた合成音波に基づく信号に基づいて、消音用音波発生部５３へ送る制御波形の信号を消音効果の高い信号になるように調整する。

＜特徴＞
（１）
実施形態の能動型消音装置５１は、複数の消音ダクト５２と、消音用音波発生部５３とを備えている。複数の消音ダクト５２は、入口である上部開口５２ｇと出口である側部開口５２ｆとを有する中空のダクトであり、三次元的な音圧分布を有する放射音の音源であるターボファン４に対してその入口側の上部開口５２ｇが向けられ、その内部で放射音を平面波に変える。消音用音波発生部５３は、複数の消音ダクト５２のそれぞれに設けられ、平面波と逆位相の消音用音波を発生させ、それぞれの消音ダクト内部の平面波を打ち消す。これにより、三次元的に球面波状に広がる騒音を効果的に低減できる。

（２）
また、実施形態の能動型消音装置５１では、複数の消音ダクト５２は、音が入る入口側の上部開口５２ｇをターボファン４に向けるように、放射状に延びているので、三次元的に球面波状に広がる騒音をより効果的に低減できる。

（３）
さらに、実施形態の能動型消音装置５１では、補償用集音部５４が複数の消音ダクト５２のそれぞれに配置され、補償用集音部５４が平面波と消音用音波とが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を消音用音波発生部５３の制御のためにフィードバックするので、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードバック制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

（４）
とくに、本実施形態の補償用集音部５４は、図４に示されるように、消音ダクト５２の内部空間におけるターボファン４に対して消音用音波発生部５３よりも遠い位置に配置されているので、風によるノイズなどの外乱の影響を受けにくく、運転状況によって周波数および大きさが変化する騒音を、感度よくサンプリングすることが可能である。それにより、制御部５７は、フィードバックされた合成音波に基づく信号に基づいて、消音用音波発生部５３へ送る制御波形の信号を消音効果の高い信号になるようにさらに精度よく調整することが可能である。

（５）
実施形態の能動型消音装置５１では、さらに、消音ダクト５２内部の平面波を参照する少なくとも１つの参照用集音部５５がターボファン４に対して消音用音波発生部５３よりも近い位置に配置されているので、三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を効果的に打ち消すことが可能である。また、周波数および大きさが変化する騒音を、参照用集音部５５によって参照して消音用音波発生部５３を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

（６）
しかも、本実施形態の能動型消音装置５１は、フィードフォワード制御（ＦＦ制御）をする構成になっており、具体的には、参照用集音部５５および補償用集音部５４をそれぞれの消音ダクト５２に備える構成なので、参照用集音部５５によって外乱を事前に検知して適切な修正ができるので、補償用集音部５４によるフィードバック制御だけよりも合成音波の乱れを小さくでき、高い消音効果を発揮できる。

（７）
さらに、実施形態の能動型消音装置５１では、参照用集音部５５が消音ダクト５２のそれぞれに配置されているので、周波数および大きさが変化する騒音を、消音ダクト５２それぞれに配置された参照用集音部５５によって参照して消音ダクト５２それぞれの消音用音波発生部５３を制御することにより騒音と逆位相の制御用の音波によってさらに効果的に打ち消すことが可能である。

（８）
実施形態の能動型消音装置５１では、消音ダクト５２のそれぞれの少なくとも内側部分が吸音性を有するので、ダクト５２内部において平面波および合成音波を吸音することができ、より効果的に騒音を低減できる。

（９）
実施形態の能動型消音装置５１では、消音ダクト５２の消音用音波発生部５３が配置される位置の断面の形状が長方形状であり、長方形断面の長辺Ｈが騒音の代表的な波長の半波長以下に設定されているので、消音ダクト５２内部で騒音を平面波に確実に変えることが可能である。

（１０）
実施形態の空気調和機の室内機１は、送風用のターボファン４と、ケーシング２ａと、能動型消音装置５１とを備えている。ケーシング２ａは、ターボファン４を内蔵し、対象空間に対して連通する吸込口３１を有する。能動型消音装置５１は、吸込口３１に対応して配置されている。これにより、ケーシング２ａ内部のターボファン４から三次元的に広がる球面波状に発生した騒音を、吸込口３１からケーシング２ａ外部へ出る前に能動型消音装置５１によって効果的に打ち消すことが可能である。

これにより、ケーシング２ａ内部のターボファン４等から生じる三次元的に広がる騒音が、能動型消音装置５１によって消音ダクト５２内部で平面波に変えた後に騒音レベルを低減されるので、複数の吸込口３１を通して対象空間内にまで広がるのを効果的に防止する。その結果、ターボファン４の風量を増加させても騒音の心配がなくなるので、ターボファン４の大風量化も可能である。

（１１）
実施形態の空気調和機の室内機１では、消音ダクト５２は、その内部を流れる空気流れの向きを変えることが可能なＬ字状の曲がった形状を有している。これにより、消音ダクト５２の流路長さの確保とコンパクト化とが実現可能である。

（１２）
実施形態の空気調和機の室内機１では、複数のダクト５２は、ケーシング２ａの内部の空気流路を複数の部分に分割するように配置されている。

ここでは、複数のダクト５２がケーシング２ａの内部の空気流路を複数の部分に分割するように配置されているので、騒音が空気流路を通って対象空間内にまで広がるのを効果的に防止することが可能である。

（１３）
実施形態の空気調和機の室内機１では、ターボファン４は、遠心ファンである。複数の消音ダクト５２は、空気流路Ｒ１を複数の部分に扇状に分割するように配置されている。これにより、ターボファン４から球面状に広がる騒音を吸込口３１に到達するまでに効果的に低減できる。

（１４）
実施形態の空気調和機の室内機１では、天井面Ｕから遠ざかることにより吸込口３１を開放し、天井面Ｕに近づくことにより吸込口３１を閉鎖するフラットパネル３３をさらに備えているので、空気調和機の室内機１の非運転時には、フラットパネルによって吸込口３１を閉じて対象空間に居る人から吸込口３１を隠すことができ、空気調和機の室内機１の美観が向上する。また、運転時には、フラットパネル３３が天井面Ｕから遠ざかることにより全周状の吸込口３１を同時に開放することが可能である。

＜変形例＞
（Ａ）
上記実施形態の能動型消音装置５１では、参照用集音部５５が複数の消音ダクト５２のそれぞれに設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の変形例として、図６に示されるように、複数の消音ダクト５２について共通の参照用集音部５５を設けてフィードフォワード制御（ＦＦ制御）をするようにしてもよい。

この場合も、参照用集音部５５が三次元的な音圧分布を有する放射音Ｓを直接検知することによって外乱を事前に検知して適切な修正ができるので、補償用集音部５４によるフィードバック制御だけよりも合成音波の乱れを小さくでき、高い消音効果を発揮できる。

しかも、参照用集音部５５の共通化により、参照用集音部５５を省略することができる。

（Ｂ）
さらに、上記実施形態の能動型消音装置５１では、参照用集音部５５が複数の消音ダクト５２のそれぞれに設けられているが、本発明はこれに限定されるものではない。本発明の他の変形例として、図７に示されるように、それぞれの消音用ダクト５２から参照用集音部５５を省略して補償用集音部５４によるフィードバック制御のみを行う構成にしてもよい。この場合も、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードバック制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。

（Ｃ）
また、本発明のさらに他の変形例として、図８に示されるように、それぞれの消音用ダクト５２から補償用集音部５４を省略して参照用消音部５５によるフィードフォワード制御のみを行う構成にしてもよい。この場合も、参照用集音部５５によって外乱を事前に検知して適切な修正ができるので、周波数および大きさが変化する騒音を、フィードフォワード制御により騒音と逆位相の制御用の音波によって効果的に打ち消すことが可能である。ただし、上記実施形態のように、補償用集音部５４を用いたフィードバック制御と併用する方が好ましいが、平面波の乱れが小さかったり、乱れの頻度が少ない場合は、このようなフィードフォワード制御だけ用いても実用に耐える消音効果が得られる。

（Ｄ）
なお、上記実施形態では、室内機１として、略正方形のフラットパネル３３の四辺の吸込口３１に対応して能動型消音装置５１を設けて、吸込口３１から外部へ三次元的に広がる騒音を打ち消しているが、本発明はこれに限定されるものではない。

本発明の他の変形例として、室内機１の吹出口３２に対応して能動型消音装置を設けても構わない。この場合に、吹出口３２は、ケーシング２ａ下面において４方向に向いて配置された４箇所のスリット状の開口である。これにより、４箇所の吹出口３２を通して対象空間に４方向に向けて吹出しを行うことができ、その場合でも、それぞれの吹出口３２に対応して能動型消音装置が配置されることにより、空気調和機の室内機１で発生した騒音が４箇所の吹出口３２からケーシング２ａ外部へ出る前に能動型消音装置５１によって効果的に打ち消すことが可能である。

（Ｅ）
また、本発明のさらに他の変形例として、室内機１を下方から見上げた状態を示す図９に示されるように、ケーシング２ａ下面に配置された全周方向を向く全周状の吹出口３２を有する室内機１の場合でも、能動型消音装置５１を設けて、三次元的に広がる騒音を打ち消することが可能である。すなわち、全周方向を向く全周状の吹出口３２を通して対象空間に全周に向けて空気の吹出しを行うことができ、その場合でも、それぞれの吹出口３２に対応して能動型消音装置５１が配置されることにより、室内機１で発生した騒音が全周状の吹出口３２からケーシング外部へ出る前に能動型消音装置５１によって効果的に打ち消すことが可能である。

なお、全周状の吹出口３２だけでなく、全周状の吸込口の場合でも、その吸込口に能動型消音装置５１を設置すれば、効果的に騒音を打ち消すことが可能であることはいうまでもない。

また、図９の室内機１のように、ケーシング下面に吸込みグリル３５が形成されている場合も、吸込みグリル３５を通して対象空間に騒音が広がることを防止するために、吸込みグリル３５に対応して能動型消音装置５１を設ければよい。

（Ｆ）
また、上記実施形態では、騒音を発生する送風装置として、空気調和機の室内機を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の送風装置、例えば、二方向または三方向の吹出口または吸込口を備えた空気清浄機などについても、本発明を適用することが可能である。すなわち、本発明の能動型消音装置を空気清浄機のそれぞれの吹出口または吸込口に対応して設けることにより、空気清浄機から対象空間に広がる騒音を効果的に打ち消すことができ、静音性能が向上するので、寝室や乳幼児の居る部屋に設置する自由度が広がる。

（Ｇ）
また、上記実施形態では、天井埋込み型の室内機１を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の形態の室内機について本発明を採用することが可能である。例えば、天井吊下げ型の室内機にも採用することができる。この場合、天井吊下げ型の室内機のケーシングの下面に開口する吸込口と前面に開口する吹出口からファン等から発生する騒音が外部へ伝播しないように、それぞれの吸込流路および吹出流路に能動型消音装置５１を設ければ、騒音を低減できる。

（Ｈ）
なお、上記実施形態では、図示されていないが、室内機内部の吸込経路Ｒ１の途中にフィルタやグリルを適宜設けてもよい。その場合、消音ダクト５２による騒音を平面波に変える作用に影響を与えない位置にフィルタやグリルを配置するのが好ましい。

（Ｉ）
また、吸気流路Ｒ１よりも狭い吹出流路Ｒ２にも、それぞれ能動型消音装置５１を設けてよく、この場合、さらに外部へ伝播する騒音を低減できる。

（Ｊ）
上記実施形態では、消音ダクト５２が長方形断面の場合を例にあげて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、消音ダクト５２が円形断面の場合でも、円形の断面の消音ダクト５２の内面における内径が半波長以下であれば、消音ダクト５２内部で確実に騒音を平面波に変えることが可能である。

また、この場合に、消音ダクト５２の円形の断面は正円に限らずに楕円であっても良い。そして、円形の断面が楕円である場合には、楕円形の断面の消音ダクト５２の内面における長辺が半波長以下であれば、消音ダクト５２内部で確実に騒音を平面波に変えることが可能である。

本発明の能動型消音装置は、三次元的に広がる騒音を発生する音源が設置された場所およびそのような音源を内蔵する機器等に広く適用することができる。とくに、対象空間に居る利用者にとって騒音が気になる（いいかえれば、消音化の要求が高い）空気調和機の室内機等の送風装置に本願発明の能動型消音装置を適用することが好ましい。

１ 空気調和機の室内機
２ 室内機本体
２ａ ケーシング
４ ターボファン
５ ベルマウス
６ 熱交換器
３３ フラットパネル
３１ 吸込口
３２ 吹出口
５２ 消音ダクト
５３ 消音用音波発生部
５４ 補償用集音部
５５ 参照用集音部
５７ 制御部

特開２００４―２３２９６４号公報

Claims (15)

1. 入口と出口とを有する中空のダクトであり、三次元的な音圧分布を有する放射音の音源に対して前記入口が向けられ、その内部で放射音を平面波に変える複数のダクト（５２）と、
   複数の前記ダクト（５２）のそれぞれに設けられ、前記平面波と逆位相の消音用音波を発生させる消音用音波発生部（５３）と、
   を備えている能動型消音装置（５１）。
2. 複数の前記ダクト（５２）は、音の入口を前記音源に向けるように、放射状に延びている、
   請求項１に記載の能動型消音装置（５１）。
3. 複数の前記ダクト（５２）のそれぞれに配置され、前記平面波と前記消音用音波とが合成された合成音波を検出し、その合成音波に基づく信号を消音用音波発生部（５３）の制御のためにフィードバックする補償用集音部（５４）をさらに備えている、
   請求項１または２に記載の能動型消音装置（５１）。
4. 前記音源に対して前記消音用音波発生部（５３）よりも近い位置に配置され、前記平面波を参照するための少なくとも１つの参照用集音部（５５）をさらに備えている、
   請求項１から３のいずれかに記載の能動型消音装置（５１）。
5. 前記参照用集音部（５５）は、前記ダクト（５２）のそれぞれに配置されている、
   請求項４に記載の能動型消音装置（５１）。
6. 前記ダクトのそれぞれの少なくとも内側部分は、吸音性を有する、
   請求項１から５のいずれかに記載の能動型消音装置（５１）。
7. 前記ダクト（５２）は、その内部を流れる空気流れの向きを変えることが可能な曲がった形状を有している、
   請求項１から６に記載の能動型消音装置（５１）。
8. 前記ダクト（５２）は、少なくとも前記消音用音波発生部が配置される位置付近において長方形の断面を有しており、
   前記長方形の断面のダクト（５２）内面における長辺は、前記騒音の代表的な波長の半波長以下である、
   請求項１から７のいずれかに記載の能動型消音装置（５１）。
9. 前記ダクト（５２）は、少なくとも前記消音用音波発生部が配置される位置付近において円形の断面を有しており、
   前記円形の断面のダクト（５２）の内径は、前記騒音の代表的な波長の半波長以下である、
   請求項１から７のいずれかに記載の能動型消音装置（５１）。
10. 前記音源である、送風用のファン（４）と、
    前記ファンを内蔵し、対象空間に対して連通する開口部を有するケーシング（２）と、
    前記開口部に対応して配置された、請求項１から９のいずれかに記載の能動型消音装置（５１）と、
    を備えている送風装置（１）。
11. 複数の前記ダクト（５２）は、前記ケーシング（２）の内部の空気流路（Ｒ１）を複数の部分に分割するように配置されている、
    請求項１０に記載の送風装置（１）。
12. 前記ファン（４）は、遠心ファンであり、
    複数の前記ダクト（５２）は、前記空気流路（Ｒ１）を複数の部分に扇状に分割するように配置されている、
    請求項１１に記載の送風装置（１）。
13. 天井面から遠ざかることにより前記開口部を開放し、前記天井面に近づくことにより前記開口部を閉鎖するフラットパネルをさらに備えており、
    前記開口部は、全周状の吸込口である、
    請求項１０から１２のいずれかに記載の送風装置（１）。
14. 前記開口部は、前記ケーシング下面において４方向に向いて配置された４箇所のスリット状の吹出口である、
    請求項１０から１２のいずれかに記載の送風装置（１）。
15. 前記開口部は、前記ケーシング下面に配置された全周方向を向く全周状の吹出口である、
    請求項１０から１２のいずれかに記載の送風装置（１）。

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