JP2544900B2 - 能動騒音制御システムの消音用音波放射装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダクト内騒音の伝搬通
路において、騒音と同音圧逆位相の音波を放射して騒音
の消音を行なう能動騒音制御システムの消音用音波放射
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダクト内を伝搬する騒音を消音す
る一つの方法として、ダクトに内貼りした吸音材によっ
て吸音する方法など、受動的な消音方法がとられてきた
が、圧力損失や大きさなどの問題点を抱えている。吸音
材などを用いた受動的な消音方法は、中・高周波数領域
の騒音に対しては十分な消音効果を発揮するが、低周波
数領域の騒音に対して同じように十分な消音効果を得る
のは困難であった（グラスウールを用いた消音エルボの
多用はダクト内の空気抵抗を大きくし、空調機に与える
負担が大きくなる。また、かなり大きな消音ダクトでな
いと低周波数領域の音を効果的に吸音することができな
い。）。したがって、騒音を能動的に消音する際に特に
有効な周波数領域は低周波数領域であると考えられる。

【０００３】一方、ダクト内伝搬騒音の音波に対して同
音圧逆位相の音波を同時にダクト内に放射して、両音波
の干渉によって消音を行なう能動騒音制御システムの研
究が盛んに行なわれている。しかし、まだ多くの問題が
残っている。

【０００４】すなわち、図４に示すように従来の能動騒
音制御システムは、消音用信号を再生する消音用スピー
カ３２を単体でダクト３１の壁面に設置し、消音用スピ
ーカ３２から発生した消音用音波３３はダクト３１内の
騒音の伝搬方向に対して直角に放射される。また、消音
の対象とする周波数領域は低周波数領域なので、消音用
音波３３は平面波状にダクト３１内に放射されるが、放
射された消音用音波３３は、ダクト３１の断面が長方形
の整形であり、消音用スピーカ３２を設置するダクト３
１の壁面とその対向するダクト３１の壁面が平行なため
に、その対向するダクト３１の壁面間で反射を繰り返
す。そのため、ダクト３１の対向壁面間で音波干渉によ
る定在波が生じ、ダクト３１のサイズで決まるある周波
数の音波がダクト３１内のある場所では大きくなり、ま
たある場所では小さくなる。

【０００５】特にダクト３１のサイズが大きい場合、定
在波を生じる周波数が低周波数領域になる。そのため、
消音の対象とする周波数領域内にその不安定な周波数が
存在することになる。したがって消音用スピーカ３２に
よってダクト３１内に再生された音場の周波数特性が消
音用信号の持つ周波数特性と同じものにならず、精度の
高い騒音制御が行なえなかった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、消音用音波を再生する消音用ス
ピーカを単体でダクト壁面に設置したときに消音用音波
が対向ダクト壁面間で反射を繰り返すことを回避し、消
音効果の向上を図る能動騒音制御システムの消音用音波
放射装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、ダクト内伝搬騒音の音波に対して消音用ス
ピーカから同音圧逆位相の消音用音波を同時にダクト内
に放射して両音波を干渉させることによってダクト内を
伝搬する騒音を消音する能動騒音制御システムの消音用
音波放射装置において、消音用スピーカを設置するダク
ト壁面部に、消音用スピーカからダクト内に放射状に延
びる複数の仕切壁を設けダクト内を不整形の断面を持つ
複数の通路に分割することを特徴とするものである。

【０００８】

【作用】上記手段により本発明は、消音用音波を発生す
る消音用スピーカを設置するダクト壁面部に、消音用ス
ピーカからダクト内に放射状に延びる複数の仕切壁を設
け、ダクト内を不整形の断面を持つ複数の通路に分割す
ると、消音用音波の反射方向が一定方向でなくなり、消
音用スピーカを設置するダクト壁面と、該消音用スピー
カと対向するダクト壁面との間で起こる音波干渉による
定在波の発生を防ぐことができる。したがって、消音用
信号と同じ周波数特性を持った音場をダクト内に再生す
ることができ、消音効果の向上を図ることができる。

【０００９】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図１は本発明に係る能動騒音制御システムの
一例を示す構成説明図である。即ち、ダクト１の壁面に
は消音用スピーカ３が設けられ、この消音用スピーカ３
より騒音源側のダクト１の壁面には第１マイクロホン
（第１センサ）２が設けられ、また前記消音用スピーカ
３を挟んで第１マイクロホン２と反対側のダクト１の壁
面には第２マイクロホン（第２センサ）４が設けられ
る。

【００１０】前記第１マイクロホン２はダクト１内を伝
搬する騒音を検知し、音響信号をアナログ電気信号に変
換する。第１マイクロホン２によって得られたアナログ
電気信号はマイクロホンアンプ５により増幅されて後、
一旦時間遅延の短い緩やかな周波数遮断特性のアナログ
信号処理によるアナログ周波数遮断フィルタ８を通過し
て消音の対象とする低周波数領域のアナログ電気信号に
なる。このアナログ周波数遮断フィルタ８を通ったアナ
ログ電気信号はアナログ−ディジタル変換器１１によっ
てディジタル電気信号に変換された後、時間遅延の短い
急峻な周波数遮断特性をもったディジタル信号処理によ
るディジタル周波数遮断フィルタ１４を通過して消音の
対象とする低周波数領域のディジタル電気信号になる。
上記処理によって第１マイクロホン２からの騒音情報に
よるアナログ電気信号は、消音の対象とする低周波数領
域の信号のみを含むディジタル電気信号となる。

【００１１】一方、前記第２マイクロホン４は、システ
ムを稼働させたことによってどれだけダクト１内の騒音
が消音されたか、ダクト１内の消音状況を検知し、音響
信号をアナログ電気信号に変換する。第２マイクロホン
４によって得られたアナログ電気信号はマイクロホンア
ンプ７により増幅されて後、一旦時間遅延の短い緩やか
な周波数遮断特性のアナログ信号処理によるアナログ周
波数遮断フィルタ１０を通過して消音の対象とする低周
波数領域のアナログ電気信号になる。このアナログ周波
数遮断フィルタ１０を通ったアナログ電気信号はアナロ
グ−ディジタル変換器１３によってディジタル電気信号
に変換された後、時間遅延の短い急峻な周波数遮断特性
をもったディジタル信号処理によるディジタル周波数遮
断フィルタ１６を通過して消音の対象とする低周波数領
域のディジタル電気信号になる。上記処理によって第２
マイクロホン４からの消音状況情報によるアナログ電気
信号は、消音の対象とする低周波数領域の信号のみを含
むディジタル電気信号となる。

【００１２】演算部１９では、第１マイクロホン２から
の騒音情報による消音の対象とする低周波数領域の信号
のみを含むディジタル電気信号と第２マイクロホン４か
らの消音状況情報による消音の対象とする低周波数領域
の信号のみを含むディジタル電気信号とから、消音用ス
ピーカ３がその設置されている箇所でのダクト１内騒音
の音波に対してその時最適な消音用音波を放射できるよ
うに、消音用スピーカ３を駆動する消音用信号を作成す
るために次の演算を行なう。

【００１３】（イ） 能動騒音制御システムでは音波が
ダクト１内を伝搬したり信号が回路内を通過するときに
時間遅延や周波数特性の変化などそれぞれ固有な伝達関
数の影響を受ける。その伝達関数を補正する演算を行な
う。

【００１４】（ロ） 第１マイクロホン２及び第２マイ
クロホン４の情報から適応制御アルゴリズム１８に基づ
いて第２マイクロホン４からの入力信号がゼロになる
（つまり消音が行なわれる）ような係数を算出する。そ
の係数を消音信号発生フィルタ１７のフィルタ係数とし
て、第１マイクロホン２からのディジタル電気信号に畳
み込んで消音用ディジタル電気信号を作成する演算を行
なう。

【００１５】演算部１９で作成された消音用ディジタル
電気信号は時間遅延の短い急峻な周波数遮断特性をもっ
たディジタル信号処理によるディジタル周波数遮断フィ
ルタ１５を通過して消音の対象とする低周波数領域の消
音用ディジタル電気信号になる。ディジタル周波数遮断
フィルタ１５を通過した消音用ディジタル電気信号はデ
ィジタル−アナログ変換器１２で消音用アナログ電気信
号に変換される。このディジタル−アナログ変換器１２
からの消音用アナログ電気信号は時間遅延の短い緩やか
な周波数遮断特性のアナログ信号処理によるアナログ周
波数遮断フィルタ９を通過して消音の対象とする低周波
数領域の信号のみを含んだ消音用アナログ電気信号にな
る。アナログ周波数遮断フィルタ９を通過した消音用ア
ナログ電気信号はパワーアンプ６により増幅されて後、
消音用スピーカ３を駆動する。消音用スピーカ３はパワ
ーアンプ６からの消音用アナログ電気信号を音響信号に
変換して消音用音波を発生してダクト１内に放射する。

【００１６】このように、ダクト１内伝搬騒音の音波に
対して消音用スピーカ３から同音圧逆位相の消音用音波
を同時にダクト１内に放射して騒音音波と消音用音波を
干渉させることによってダクト１内を伝搬する騒音を消
音する。

【００１７】図２は本発明に係る消音用音波放射装置の
一例を示す斜視図である。即ち、ダクト１の底部壁面に
は消音用スピーカ３がダクト１内に消音用音波を放射す
るようにして設けられる。前記消音用スピーカ３が設置
されるダクト１の壁面部には、薄い板材で消音用スピー
カ３からダクト１内に放射状に延びる複数の仕切壁２１
を設け、ダクト１内を不整形の断面を持つ通路に分割し
ている。

【００１８】このように、消音用スピーカ３を設置する
ダクト１の壁面部に、薄い板材で消音用スピーカ３から
ダクト１内に放射状に延びる複数の仕切壁２１を設けダ
クト１内を不整形の断面を持つ通路に分割すると、図３
に示すように、消音用スピーカ３からダクト１内に放射
された消音用音波２２は不整形な断面内で反射を起こ
し、１回目は対向するダクト１の壁面で反射しても次は
新たに設置した放射状の仕切壁２１で反射し一定方向で
音波の反射を繰り返すことがなくなり、ダクト１内で定
在波が起こることを防止することができる。

【００１９】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、消音
用スピーカを設置するダクト壁面部に、消音用スピーカ
からダクト内に放射状に延びる複数の仕切壁を設けダク
ト内を不整形の断面を持つ通路に分割すると、一定方向
で音波の反射を繰り返すことがなくなり、ダクト内で定
在波が起こることを回避できるので、消音用信号の周波
数特性と同じ周波数特性を持つ音場をダクト内に形成す
ることができる。したがって、ダクト内を伝搬する騒音
を精度良く制御することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る能動騒音制御システムの一例を示
す構成説明図である。

【図２】本発明に係る消音用音波放射装置の一例を示す
斜視図である。

【図３】図２の消音用音波放射装置の動作の一例を示す
説明図である。

【図４】従来の能動騒音制御システムの消音用音波放射
装置を示す断面図である。

【符号の説明】

１…ダクト、２…第１マイクロホン（第１センサ）、３
０１，３０２…消音用スピーカ、４…第２マイクロホン
（第２センサ）、５…マイクロホンアンプ、６…パワー
アンプ、７…マイクロホンアンプ、８…アナログ周波数
遮断フィルタ、９…アナログ周波数遮断フィルタ、１０
…アナログ周波数遮断フィルタ、１１…アナログ−ディ
ジタル変換器、１２…ディジタル−アナログ変換器、１
３…アナログ−ディジタル変換器、１４…ディジタル周
波数遮断フィルタ、１５…ディジタル周波数遮断フィル
タ、１６…ディジタル周波数遮断フィルタ、１７…消音
信号発生フィルタ、１８…適応制御アルゴリズム、１９
…演算部、２１…仕切壁。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクト内伝搬騒音の音波に対して消音用
   スピーカから同音圧逆位相の消音用音波を同時にダクト
   内に放射して両音波を干渉させることによってダクト内
   を伝搬する騒音を消音する能動騒音制御システムの消音
   用音波放射装置において、 消音用スピーカを設置するダクト壁面部に、消音用スピ
   ーカからダクト内に放射状に延びる複数の仕切壁を設け
   ダクト内を複数の通路に分割することを特徴とする能動
   騒音制御システムの消音用音波放射装置。