JP2878275B2 - 乱流シールド - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ダクトの能動的騒
音制御（ＡＮＣ）システムにおける音響検出の技術に関
する。
音制御（ＡＮＣ）システムにおける音響検出の技術に関
する。
【０００２】
【従来技術】ダクトの能動的騒音制御（ＡＮＣ）システ
ムにおける音響検出の技術において、システムの入力マ
イクロフォンまたはエラーマイクロフォンにおける、乱
流に起因する妨害圧力の遮断が、システムの騒音打ち消
し能力に対して重要であるということは知られている。
このいわゆる「気流騒音」は、検出およびエラーマイク
ロフォンの間のコヒーレンス即ち可干渉性を低下させ
る。コヒーレンスのレベルは、騒音打ち消しの達成可能
レベルに直接関係している。
ムにおける音響検出の技術において、システムの入力マ
イクロフォンまたはエラーマイクロフォンにおける、乱
流に起因する妨害圧力の遮断が、システムの騒音打ち消
し能力に対して重要であるということは知られている。
このいわゆる「気流騒音」は、検出およびエラーマイク
ロフォンの間のコヒーレンス即ち可干渉性を低下させ
る。コヒーレンスのレベルは、騒音打ち消しの達成可能
レベルに直接関係している。
【０００３】例えばあるフィードフォワード方式のＡＮ
Ｃシステムにおいて、２０ｄＢの打ち消しレベルを達成
するには、０．９９という検出−エラーマイクロフォン
間コヒーレンスが要求され、コヒーレンス値が０．９で
あれば打ち消しレベルは１０ｄＢに低下する。併置フィ
ードバック方式（いわゆる“ＴＣＭ（tight coupledmon
opole）”においては、入力マイクロフォンにおける気
流騒音レベルがシステムの性能を制限する。なぜならば
これが、システムが完璧に働いた場合に能動的騒音打ち
消しによって達成し得る、最低音量レベルを表している
からである。
Ｃシステムにおいて、２０ｄＢの打ち消しレベルを達成
するには、０．９９という検出−エラーマイクロフォン
間コヒーレンスが要求され、コヒーレンス値が０．９で
あれば打ち消しレベルは１０ｄＢに低下する。併置フィ
ードバック方式（いわゆる“ＴＣＭ（tight coupledmon
opole）”においては、入力マイクロフォンにおける気
流騒音レベルがシステムの性能を制限する。なぜならば
これが、システムが完璧に働いた場合に能動的騒音打ち
消しによって達成し得る、最低音量レベルを表している
からである。
【０００４】これに加えて、マイクロフォンによって検
出された大振幅、低周波数の気流変動は、破壊的な大振
幅のスピーカーの動きと、システムの不安定性をもたら
す。風防または遮蔽によって乱流の遮断が不可能な場
合、唯一の手段はＡＮＣシステムを高乱流領域、通常フ
ァンの近傍から、もっと静かな場所へ移動させることで
ある。実際上、この方法はＡＮＣシステムの全体的なシ
ステム長さおよび／またはダクトの断面積を増加させ、
また、マイクロフォンがファンの吐出口の近傍に置けな
いために、製品の一体化を制限する。標準的なＡＮＣお
よびＨＶＡＣの応用において代表的な気流遮蔽の方法
は、標準的なダクト内貼り材料の裏に置かれた、壁と面
一に取り付けられたマイクロフォンを用いることであ
る。この配置は、不都合な気流騒音を遮断する、安価で
効果的な手段である。しかしファンの出口の近傍で遭遇
するような極端な乱流条件においては、この方法は不十
分である。したがってこの解決法では常に、マイクロフ
ォンとファン出口の間に距離を置く必要性に由来する、
大きなシステム長さが要求される。
出された大振幅、低周波数の気流変動は、破壊的な大振
幅のスピーカーの動きと、システムの不安定性をもたら
す。風防または遮蔽によって乱流の遮断が不可能な場
合、唯一の手段はＡＮＣシステムを高乱流領域、通常フ
ァンの近傍から、もっと静かな場所へ移動させることで
ある。実際上、この方法はＡＮＣシステムの全体的なシ
ステム長さおよび／またはダクトの断面積を増加させ、
また、マイクロフォンがファンの吐出口の近傍に置けな
いために、製品の一体化を制限する。標準的なＡＮＣお
よびＨＶＡＣの応用において代表的な気流遮蔽の方法
は、標準的なダクト内貼り材料の裏に置かれた、壁と面
一に取り付けられたマイクロフォンを用いることであ
る。この配置は、不都合な気流騒音を遮断する、安価で
効果的な手段である。しかしファンの出口の近傍で遭遇
するような極端な乱流条件においては、この方法は不十
分である。したがってこの解決法では常に、マイクロフ
ォンとファン出口の間に距離を置く必要性に由来する、
大きなシステム長さが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、入力
およびエラーマイクロフォンの間の高いコヒーレンスレ
ベルを保ちながら、マイクロフォンを極端な乱流の領域
に近接して設置することを可能にすることである。
およびエラーマイクロフォンの間の高いコヒーレンスレ
ベルを保ちながら、マイクロフォンを極端な乱流の領域
に近接して設置することを可能にすることである。
【０００６】本発明の別の目的は、マイクロフォンに乱
流シールドを提供することである。
流シールドを提供することである。
【０００７】本発明のさらに別の目的は、ファン出口の
領域に置くのに好適な、マイクロフォン用の乱流シール
ドを提供することである。これらの目的、およびこの後
に明らかとなるその他の目的は本発明によって達成され
る。
領域に置くのに好適な、マイクロフォン用の乱流シール
ドを提供することである。これらの目的、およびこの後
に明らかとなるその他の目的は本発明によって達成され
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明においては、マイ
クロフォンはダクト内貼りの外側の空所に置かれる。こ
れによって性能は劇的に改善され、マイクロフォンをフ
ァン出口の近傍に置いても、乱流に関連する問題は避け
られる。つけ加えれば、マイクロフォンは空所の内部に
設けられたチャンバーに置かれてもよい。このチャンバ
ーは空所を１個または２個以上の多孔性の仕切りでいく
つかのチャンバーに仕切ったもので、その内の少なくと
も一つがマイクロフォンを包含する。
クロフォンはダクト内貼りの外側の空所に置かれる。こ
れによって性能は劇的に改善され、マイクロフォンをフ
ァン出口の近傍に置いても、乱流に関連する問題は避け
られる。つけ加えれば、マイクロフォンは空所の内部に
設けられたチャンバーに置かれてもよい。このチャンバ
ーは空所を１個または２個以上の多孔性の仕切りでいく
つかのチャンバーに仕切ったもので、その内の少なくと
も一つがマイクロフォンを包含する。
【０００９】原則として、検出マイクロフォンはＡＮＣ
システムのダクトのダクト内貼りの外側の空所に置かれ
る。空所の中に、内部気流循環を低減するための多孔性
材料のバッフルを設けてもよい。
システムのダクトのダクト内貼りの外側の空所に置かれ
る。空所の中に、内部気流循環を低減するための多孔性
材料のバッフルを設けてもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１と図２において、参照符号１
０はダクトの概略を示しており、このダクトは例えば空
調された空気の送風に用いられるようなもので、標準的
なダクト内貼り材料、例えば１インチ厚のガラス繊維遮
音材で内貼りされている。好ましくは、ダクト内貼り材
料は多孔性であるが、外被またはコーティング層のよう
な表面材の存在によって、気流の透過に対しては抵抗性
がある。このような適当な材料の一つはマンヴィル・フ
ァイバーグラス・グループ（Manville Fiber Glass Gro
up）からリナコースティック（Linacoustic）の商品名
で入手できる、合成樹脂でコーティングされた上張りの
ガラス繊維マットである。上流のファン１２は主とし
て、例えばトレーリングエッジ騒音のような、空気力学
的な騒音発生メカニズムによって騒音を発生し、これは
ダクトの下流に伝播する。
０はダクトの概略を示しており、このダクトは例えば空
調された空気の送風に用いられるようなもので、標準的
なダクト内貼り材料、例えば１インチ厚のガラス繊維遮
音材で内貼りされている。好ましくは、ダクト内貼り材
料は多孔性であるが、外被またはコーティング層のよう
な表面材の存在によって、気流の透過に対しては抵抗性
がある。このような適当な材料の一つはマンヴィル・フ
ァイバーグラス・グループ（Manville Fiber Glass Gro
up）からリナコースティック（Linacoustic）の商品名
で入手できる、合成樹脂でコーティングされた上張りの
ガラス繊維マットである。上流のファン１２は主とし
て、例えばトレーリングエッジ騒音のような、空気力学
的な騒音発生メカニズムによって騒音を発生し、これは
ダクトの下流に伝播する。
【００１１】近年開発された、この騒音の最も低い周波
数領域を制御する効果的な手段は能動的騒音制御であ
る。この方法においては制御スピーカー１４が、望まし
くない騒音を「打ち消す」ために、反対符号の妨害圧力
を作り出すのに用いられる。この打ち消しは音を音源に
向かって反射させるか（すなわち純粋に反応型のシステ
ム）、制御スピーカー１４によって音のエネルギーを吸
収するか、あるいはこれらのメカニズムの組み合わせに
よって実現される。
数領域を制御する効果的な手段は能動的騒音制御であ
る。この方法においては制御スピーカー１４が、望まし
くない騒音を「打ち消す」ために、反対符号の妨害圧力
を作り出すのに用いられる。この打ち消しは音を音源に
向かって反射させるか（すなわち純粋に反応型のシステ
ム）、制御スピーカー１４によって音のエネルギーを吸
収するか、あるいはこれらのメカニズムの組み合わせに
よって実現される。
【００１２】図１と図２はダクトＡＮＣ（能動的騒音制
御）を達成する二つの基本的な方法を示している。図１
の適応制御フィードフォワード方式および図２の併置フ
ィードバック方式である。図１の適応制御フィードフォ
ワード方式においては、検出マイクロフォン１６が伝播
しつつある騒音を検出して、この信号を適応制御ＤＳＰ
（デジタルシグナルプロセッサ）コントローラ１８を通
して前方へ供給する。このコントローラは信号を時間遅
れ、音の振幅の減衰、ダクトの状態、スピーカーの動力
学、等について補償して、信号を制御スピーカー１４に
供給し、このスピーカーが騒音の打ち消しを行う。
御）を達成する二つの基本的な方法を示している。図１
の適応制御フィードフォワード方式および図２の併置フ
ィードバック方式である。図１の適応制御フィードフォ
ワード方式においては、検出マイクロフォン１６が伝播
しつつある騒音を検出して、この信号を適応制御ＤＳＰ
（デジタルシグナルプロセッサ）コントローラ１８を通
して前方へ供給する。このコントローラは信号を時間遅
れ、音の振幅の減衰、ダクトの状態、スピーカーの動力
学、等について補償して、信号を制御スピーカー１４に
供給し、このスピーカーが騒音の打ち消しを行う。
【００１３】下流のエラーマイクロフォン２０が残留騒
音を検出する。下流のマイクロフォン２０からの信号
は、エラーマイクロフォン２０における残留騒音信号を
最小にするようにＤＳＰ１８の諸係数を調整するのに用
いられる。図２の併置フィードバック方式は、ファン騒
音とスピーカー騒音の合計を測定するマイクロフォン２
２、アナログコントローラ２４、および制御スピーカー
１４を用いる。マイクロフォン２２からの信号はアナロ
グコントローラ２４に入力され、アナログコントローラ
は制御スピーカー１４の出力を、マイクロフォン２２に
よって検出される信号が最小になるように連続的に調整
する。一般に、図１の適応制御フィードフォワード方式
は図２のフィードバック方式より高い性能が得られる
が、その反面、システム長さが大きく、コストが高い。
音を検出する。下流のマイクロフォン２０からの信号
は、エラーマイクロフォン２０における残留騒音信号を
最小にするようにＤＳＰ１８の諸係数を調整するのに用
いられる。図２の併置フィードバック方式は、ファン騒
音とスピーカー騒音の合計を測定するマイクロフォン２
２、アナログコントローラ２４、および制御スピーカー
１４を用いる。マイクロフォン２２からの信号はアナロ
グコントローラ２４に入力され、アナログコントローラ
は制御スピーカー１４の出力を、マイクロフォン２２に
よって検出される信号が最小になるように連続的に調整
する。一般に、図１の適応制御フィードフォワード方式
は図２のフィードバック方式より高い性能が得られる
が、その反面、システム長さが大きく、コストが高い。
【００１４】どちらのダクトＡＮＣシステムにおいて
も、システムをできるだけファンの吐出口に近づけて設
置することが（すなわちファン吐出口１２と、最も近い
マイクロフォン１６または２２との距離Ｄを最小にする
ことが）、システムの空間要求を最小にするために有益
である。しかしながらファン吐出口の近傍の乱流Ｔは極
端であって、このような方針を完全に適用することを妨
げる。このような乱流による変動はダクト１０中の平均
流速の５０％を越すこともあり得る。マイクロフォン１
６および２２に衝突する乱流構造によって引き起こされ
る妨害圧力は、「気流騒音」信号を発生し、これは音響
的な妨害圧力に加算される。
も、システムをできるだけファンの吐出口に近づけて設
置することが（すなわちファン吐出口１２と、最も近い
マイクロフォン１６または２２との距離Ｄを最小にする
ことが）、システムの空間要求を最小にするために有益
である。しかしながらファン吐出口の近傍の乱流Ｔは極
端であって、このような方針を完全に適用することを妨
げる。このような乱流による変動はダクト１０中の平均
流速の５０％を越すこともあり得る。マイクロフォン１
６および２２に衝突する乱流構造によって引き起こされ
る妨害圧力は、「気流騒音」信号を発生し、これは音響
的な妨害圧力に加算される。
【００１５】気流騒音は、ＡＮＣシステムによって達成
し得る騒音打ち消しの量を制限する。例えば、気流騒音
が音響的騒音よりも低い場合、減衰は気流騒音のフロア
を越えて検出される音響信号部分に限定されるであろ
う。さらに、気流騒音が音響的騒音より大きい場合、Ａ
ＮＣシステムは制御スピーカーを通して気流騒音をまき
散らしてしまう。そうなればシステムは騒音減衰装置と
いうより、むしろ騒音発生装置になってしまう。ＡＮＣ
システムの減衰能力を増大させるには、次の四つの選択
肢が考えられる。
し得る騒音打ち消しの量を制限する。例えば、気流騒音
が音響的騒音よりも低い場合、減衰は気流騒音のフロア
を越えて検出される音響信号部分に限定されるであろ
う。さらに、気流騒音が音響的騒音より大きい場合、Ａ
ＮＣシステムは制御スピーカーを通して気流騒音をまき
散らしてしまう。そうなればシステムは騒音減衰装置と
いうより、むしろ騒音発生装置になってしまう。ＡＮＣ
システムの減衰能力を増大させるには、次の四つの選択
肢が考えられる。
【００１６】（１）ＡＮＣシステムを下流の、より静か
な気流の領域に移動する。
な気流の領域に移動する。
【００１７】（２）マイクロフォン１６からの気流騒音
をコントローラ１８に入力する前に、または同様にマイ
クロフォン２２からの気流騒音をコントローラ２４に入
力する前に電子制御的にフィルターにかける。
をコントローラ１８に入力する前に、または同様にマイ
クロフォン２２からの気流騒音をコントローラ２４に入
力する前に電子制御的にフィルターにかける。
【００１８】（３）適当な信号調整を有する一連の検出
マイクロフォンを用いて、気流に起因する騒音を、ダク
ト１０中に伝播する騒音から電子制御的に分別する。
マイクロフォンを用いて、気流に起因する騒音を、ダク
ト１０中に伝播する騒音から電子制御的に分別する。
【００１９】（４）マイクロフォン１６、２０、および
２２の周囲の乱流を抑制するシールド即ち遮蔽を用い
て、ダクト１０の中で伝播する音響的な騒音信号の強度
に対するマイクロフォン面における乱流エネルギーの強
さを選択的に減少させる。
２２の周囲の乱流を抑制するシールド即ち遮蔽を用い
て、ダクト１０の中で伝播する音響的な騒音信号の強度
に対するマイクロフォン面における乱流エネルギーの強
さを選択的に減少させる。
【００２０】選択肢（４）、すなわち検出マイクロフォ
ンの周囲において乱流抑制遮蔽を用いることは好ましい
選択肢であり、斬新であり、高性能の遮蔽という概念は
本発明のテーマである。
ンの周囲において乱流抑制遮蔽を用いることは好ましい
選択肢であり、斬新であり、高性能の遮蔽という概念は
本発明のテーマである。
【００２１】本発明は、ファン１２の吐出口に関連する
乱流Ｔの領域にマイクロフォン１６を配置することを可
能にする。またマイクロフォン２０および２２と共に用
いられる場合は、追加の遮蔽を提供する。図３および図
４を参照すると、カバー部材３０は一つの開放された側
面を有する３次元のキャビティ（空所）３２を画定して
いることが分かる。キャビティは図３に矢印で示された
気流の流れ方向を長手にして置かれており、ある実施例
においては長さ２０インチ、幅１０インチ、深さ３イン
チの寸法を有している。もう一つの実施例においては、
寸法はそれぞれ１０インチ、５インチ、３インチであ
る。カバー部材３０は周辺フランジ３０−１を有してお
り、カバー３０をダクト１０に取り付けることを可能に
している。
乱流Ｔの領域にマイクロフォン１６を配置することを可
能にする。またマイクロフォン２０および２２と共に用
いられる場合は、追加の遮蔽を提供する。図３および図
４を参照すると、カバー部材３０は一つの開放された側
面を有する３次元のキャビティ（空所）３２を画定して
いることが分かる。キャビティは図３に矢印で示された
気流の流れ方向を長手にして置かれており、ある実施例
においては長さ２０インチ、幅１０インチ、深さ３イン
チの寸法を有している。もう一つの実施例においては、
寸法はそれぞれ１０インチ、５インチ、３インチであ
る。カバー部材３０は周辺フランジ３０−１を有してお
り、カバー３０をダクト１０に取り付けることを可能に
している。
【００２２】多孔性材料３４は通常、ダクト内貼り材１
１と同一の材料であり、従って上張りまたは外被を有し
ているが、これがキャビティ３２をチャンバー３２−１
および３２−２に分割している。したがって、内貼り材
１１と、多孔性材料３４で画定される仕切りとは気流の
減衰を提供し、その作用は上張りまたは外被によって促
進される。
１と同一の材料であり、従って上張りまたは外被を有し
ているが、これがキャビティ３２をチャンバー３２−１
および３２−２に分割している。したがって、内貼り材
１１と、多孔性材料３４で画定される仕切りとは気流の
減衰を提供し、その作用は上張りまたは外被によって促
進される。
【００２３】マイクロフォン１６は上流側のチャンバー
３２−１に置かれているように図示されているが、これ
はまたチャンバー３２−２に置かれてもよい。ダクト１
０にはファン１２の吐出口に、あるいはその近傍に開口
部１０−１が設けてあり、その寸法はカバー３０の開放
された側面の寸法に対応している。この開口部はダクト
内貼り材１１で覆われており、従ってこの内貼り材１１
のみがダクト１０の内部とキャビティ３２とを分離して
いる。カバー３０はダクト１０の外側に、ネジ３８、ま
たは他のなんらかの適当な取り付け手段で固定されてい
る。必要であれば、あるいは望ましければ、カバー３０
のフランジとダクト１０との間にガスケットまたはシー
ルが置かれてもよい。なぜならば空気の漏れは気流騒音
のもとになることがあり、またカバーは音を閉じこめる
ために気密でなければならないからである。
３２−１に置かれているように図示されているが、これ
はまたチャンバー３２−２に置かれてもよい。ダクト１
０にはファン１２の吐出口に、あるいはその近傍に開口
部１０−１が設けてあり、その寸法はカバー３０の開放
された側面の寸法に対応している。この開口部はダクト
内貼り材１１で覆われており、従ってこの内貼り材１１
のみがダクト１０の内部とキャビティ３２とを分離して
いる。カバー３０はダクト１０の外側に、ネジ３８、ま
たは他のなんらかの適当な取り付け手段で固定されてい
る。必要であれば、あるいは望ましければ、カバー３０
のフランジとダクト１０との間にガスケットまたはシー
ルが置かれてもよい。なぜならば空気の漏れは気流騒音
のもとになることがあり、またカバーは音を閉じこめる
ために気密でなければならないからである。
【００２４】作動時には、ファンが発生した騒音は容易
にダクト内貼り材１１を透過して、キャビティ３２のチ
ャンバー３２−１および３２−２に入り、マイクロフォ
ン１６で検知される。ダクト内貼り材１１は乱流Ｔがキ
ャビティ３２に流入することを制限する。これに加え
て、キャビティ３２をチャンバー３２−１と３２−２と
に仕切っている多孔性材料３４は、チャンバー３２−１
と３２−２との間の内部気流循環を減衰させる。開口部
１０−１が相当に大きいことによって、乱流により内貼
り付近で発生する騒音が平均化される。これにより、内
部気流循環が減衰される。一方、開口部が大きいこと
で、開口部１０−１を覆っているダクト内貼り１１を通
しての乱流の通過が容易とされる。また、仕切りとして
働く多孔性材料３４は、キャビティ３２の中の気流循環
に関して、開口部１０−１が相当に大きいことの効果を
打ち消すように、効果的に作用する。即ち、開口部１０
−１が大きいと、気流循環が促進されるが、多孔性材料
３４を設けることで、この気流循環が抑制される。
にダクト内貼り材１１を透過して、キャビティ３２のチ
ャンバー３２−１および３２−２に入り、マイクロフォ
ン１６で検知される。ダクト内貼り材１１は乱流Ｔがキ
ャビティ３２に流入することを制限する。これに加え
て、キャビティ３２をチャンバー３２−１と３２−２と
に仕切っている多孔性材料３４は、チャンバー３２−１
と３２−２との間の内部気流循環を減衰させる。開口部
１０−１が相当に大きいことによって、乱流により内貼
り付近で発生する騒音が平均化される。これにより、内
部気流循環が減衰される。一方、開口部が大きいこと
で、開口部１０−１を覆っているダクト内貼り１１を通
しての乱流の通過が容易とされる。また、仕切りとして
働く多孔性材料３４は、キャビティ３２の中の気流循環
に関して、開口部１０−１が相当に大きいことの効果を
打ち消すように、効果的に作用する。即ち、開口部１０
−１が大きいと、気流循環が促進されるが、多孔性材料
３４を設けることで、この気流循環が抑制される。
【００２５】図５はカバー３０が９０゜回転されている
ことを除いて図３および図４の装置と同様である。この
ような位置に置き直すことの意味は、カバー３０を設置
するのに、ダクト１０の長さの要求がより少ないこと、
開口部１０−１が流れ方向により短い距離を占めるこ
と、および二つのチャンバー３２−１および３２−２が
ダクト１０の長さ方向に関して同じ位置にあることであ
る。図５のような位置にある装置の作動は図３および図
４と同様である。
ことを除いて図３および図４の装置と同様である。この
ような位置に置き直すことの意味は、カバー３０を設置
するのに、ダクト１０の長さの要求がより少ないこと、
開口部１０−１が流れ方向により短い距離を占めるこ
と、および二つのチャンバー３２−１および３２−２が
ダクト１０の長さ方向に関して同じ位置にあることであ
る。図５のような位置にある装置の作動は図３および図
４と同様である。
【００２６】図６の実施例においては、多孔性材料３４
で画定される仕切りは、多孔性材料による仕切り１３４
−１、１３４−２で置き換えられている。したがってキ
ャビティ３２はチャンバー１３２−１、１３２−２、１
３２−３に分割されており、これらは対応するチャンバ
ー３２−１および３２−２よりも小さい。マイクロフォ
ン１６はチャンバー１３２−１、１３２−２、１３２−
３のいずれに置いても満足な結果が得られるが、それを
チャンバー１３２−２に置くのがよい。チャンバー１３
２−２の６面のうち３面が多孔性材料でできているのに
対し、チャンバー１３２−１および１３２−３の場合は
６面のうち２面のみが多孔性材料でできているからであ
る。チャンバー１３２−２の付加された多孔性材料の側
面は、上述したように、気流循環の影響に対抗するため
の付加的な手段を提供する。チャンバー３２−１および
３２−２より小さなチャンバーについても同様である。
その他の点では、図６の装置の作動は図３及び図４と同
様である。
で画定される仕切りは、多孔性材料による仕切り１３４
−１、１３４−２で置き換えられている。したがってキ
ャビティ３２はチャンバー１３２−１、１３２−２、１
３２−３に分割されており、これらは対応するチャンバ
ー３２−１および３２−２よりも小さい。マイクロフォ
ン１６はチャンバー１３２−１、１３２−２、１３２−
３のいずれに置いても満足な結果が得られるが、それを
チャンバー１３２−２に置くのがよい。チャンバー１３
２−２の６面のうち３面が多孔性材料でできているのに
対し、チャンバー１３２−１および１３２−３の場合は
６面のうち２面のみが多孔性材料でできているからであ
る。チャンバー１３２−２の付加された多孔性材料の側
面は、上述したように、気流循環の影響に対抗するため
の付加的な手段を提供する。チャンバー３２−１および
３２−２より小さなチャンバーについても同様である。
その他の点では、図６の装置の作動は図３及び図４と同
様である。
【００２７】図７の実施例においては、ダクト１０は内
貼りされておらず、したがって開口部１０−１はダクト
１０とキャビティ３２との間に自由な連通を提供するこ
とになる。そこでカバー３０内に多孔性材料１１１が置
かれている。これはキャビティ３２の中に埋め込まれて
おり、カバー３０の開放された側面を覆い、またダクト
壁１０の内側と面一の表面を形成している。またキャビ
ティ３２は仕切りを形成する多孔性材料２３４によっ
て、チャンバー２３２−１および２３２−２に分割され
ている。マイクロフォン１６は完全にチャンバー２３２
−１の内部に置かれるのではなく、カバー３０の一つの
側面、詳しくは底部から突き出しており、マイクロフォ
ン表面がカバーと面一になっている。
貼りされておらず、したがって開口部１０−１はダクト
１０とキャビティ３２との間に自由な連通を提供するこ
とになる。そこでカバー３０内に多孔性材料１１１が置
かれている。これはキャビティ３２の中に埋め込まれて
おり、カバー３０の開放された側面を覆い、またダクト
壁１０の内側と面一の表面を形成している。またキャビ
ティ３２は仕切りを形成する多孔性材料２３４によっ
て、チャンバー２３２−１および２３２−２に分割され
ている。マイクロフォン１６は完全にチャンバー２３２
−１の内部に置かれるのではなく、カバー３０の一つの
側面、詳しくは底部から突き出しており、マイクロフォ
ン表面がカバーと面一になっている。
【００２８】しかしこれは、マイクロフォンがキャビテ
ィの内部に入り込んでいる、本発明の他の実施例の、い
ずれにおいても可能である。更に言えば、マイクロフォ
ンはキャビティ３２のなかの音圧に反応することが必要
なだけであるから、それをキャビティ３２の外部に置い
て、チューブなどによって流体的連通を持たせてもよ
い。多孔性材料１１１がカバー３０の内部に置かれてい
るので、カバー３０の寸法が同じであると仮定すれば、
チャンバー２３２−１および２３２−２はチャンバー３
２−１および３２−２より小さくなるが、その他の点で
は図７の装置の作動は図３および図４と同様である。望
ましければ、多孔性材料１１１はそれ自体で、あるいは
多孔性材料２３４との組み合わせで、キャビティ３２の
大部分、あるいは全部を満たしてもよい。この選択肢は
マイクロフォン１６の面一設置によって促進される。
ィの内部に入り込んでいる、本発明の他の実施例の、い
ずれにおいても可能である。更に言えば、マイクロフォ
ンはキャビティ３２のなかの音圧に反応することが必要
なだけであるから、それをキャビティ３２の外部に置い
て、チューブなどによって流体的連通を持たせてもよ
い。多孔性材料１１１がカバー３０の内部に置かれてい
るので、カバー３０の寸法が同じであると仮定すれば、
チャンバー２３２−１および２３２−２はチャンバー３
２−１および３２−２より小さくなるが、その他の点で
は図７の装置の作動は図３および図４と同様である。望
ましければ、多孔性材料１１１はそれ自体で、あるいは
多孔性材料２３４との組み合わせで、キャビティ３２の
大部分、あるいは全部を満たしてもよい。この選択肢は
マイクロフォン１６の面一設置によって促進される。
【００２９】図８の実施例においては、多孔性材料３３
４はキャビティ３２の中に、ダクト内貼り１１と平行
に、かつそれとは間隔を置いて置かれており、キャビテ
ィ３２をチャンバー３３２−１および３３２−２に分割
している。チャンバー３３２−１と多孔性材料による仕
切り３３４はキャビティのチャンバー３３２−２とダク
ト１０の内部との中間に置かれており、これによってチ
ャンバー３３２−２に関して気流循環を低減する付加的
な手段を提供している。したがってマイクロフォン１６
は好ましくはチャンバー３３２−２に置かれる。図８の
実施例の作動は基本的に図３および図４の実施例と同様
である。
４はキャビティ３２の中に、ダクト内貼り１１と平行
に、かつそれとは間隔を置いて置かれており、キャビテ
ィ３２をチャンバー３３２−１および３３２−２に分割
している。チャンバー３３２−１と多孔性材料による仕
切り３３４はキャビティのチャンバー３３２−２とダク
ト１０の内部との中間に置かれており、これによってチ
ャンバー３３２−２に関して気流循環を低減する付加的
な手段を提供している。したがってマイクロフォン１６
は好ましくはチャンバー３３２−２に置かれる。図８の
実施例の作動は基本的に図３および図４の実施例と同様
である。
【００３０】図９の実施例においては、カバー４３０は
図示された断面において３次元の放物線状の形状をして
いる。放物線状の形状によって、キャビティ４３２に到
達する小波長（すなわち壁面が発生する乱流）の騒音は
カバー４３０の内面によって放物線の焦点に向かって反
射される。このような小波長の乱流妨害圧力変動の合焦
はより大きな平均化を可能にし、これによってその影響
は最小になる。大波長の音響エネルギー（すなわちファ
ン騒音）は反射性表面の存在によって基本的に影響され
ない。マイクロフォン１６は放物線の焦点に、そして好
ましくは遮音材料４３４を画定する仕切りのなかに置か
れる。
図示された断面において３次元の放物線状の形状をして
いる。放物線状の形状によって、キャビティ４３２に到
達する小波長（すなわち壁面が発生する乱流）の騒音は
カバー４３０の内面によって放物線の焦点に向かって反
射される。このような小波長の乱流妨害圧力変動の合焦
はより大きな平均化を可能にし、これによってその影響
は最小になる。大波長の音響エネルギー（すなわちファ
ン騒音）は反射性表面の存在によって基本的に影響され
ない。マイクロフォン１６は放物線の焦点に、そして好
ましくは遮音材料４３４を画定する仕切りのなかに置か
れる。
【００３１】この仕切りはキャビティ４３２をチャンバ
ー４３２−１および４３２−２に分割している。ここで
は放物線形状に特定して図示されているが、例えば三次
元楕円の一部のように、そこへ向かって騒音を反射すべ
き焦点を有する形状は他にも存在する。乱流騒音を合焦
させること、およびマイクロフォン１６を焦点に置くこ
とを除いては、内部気流循環の減衰に関して図９の実施
例は、図３および図４の装置と同様に作動する。
ー４３２−１および４３２−２に分割している。ここで
は放物線形状に特定して図示されているが、例えば三次
元楕円の一部のように、そこへ向かって騒音を反射すべ
き焦点を有する形状は他にも存在する。乱流騒音を合焦
させること、およびマイクロフォン１６を焦点に置くこ
とを除いては、内部気流循環の減衰に関して図９の実施
例は、図３および図４の装置と同様に作動する。
【００３２】図１０は、面一に取り付けられた場合と本
発明の壁面キャビティ乱流シールドの考え方による場合
の同一横断平面における性能を、同じように遮蔽された
二つのマイクロフォンの間のコヒーレンスとして示して
いる。これは２５トン縦型パッケージ空調（ＶＰＡＣ）
ユニットにおいて、ファン吐出口のすぐ下流と、９０゜
の曲がりとにおいて得られたものである（乱流レベルは
バルク平均流速に対して２５〜３０％に達する）。内貼
りを加えることは２０Ｈｚ以上においてコヒーレンスを
劇的に増加させるが、２０Ｈｚ以下では効果はほとんど
ない。カバー（２０インチ×１０インチ×３インチ）を
加えることは全周波数帯域において顕著にコヒーレンス
を改善することがわかる。また内部循環を減衰させるた
めの、垂直方向に配された３つの多孔性材料の内部バッ
フルまたは仕切りによって、特に低周波数においてコヒ
ーレンスがさらに改善される。
発明の壁面キャビティ乱流シールドの考え方による場合
の同一横断平面における性能を、同じように遮蔽された
二つのマイクロフォンの間のコヒーレンスとして示して
いる。これは２５トン縦型パッケージ空調（ＶＰＡＣ）
ユニットにおいて、ファン吐出口のすぐ下流と、９０゜
の曲がりとにおいて得られたものである（乱流レベルは
バルク平均流速に対して２５〜３０％に達する）。内貼
りを加えることは２０Ｈｚ以上においてコヒーレンスを
劇的に増加させるが、２０Ｈｚ以下では効果はほとんど
ない。カバー（２０インチ×１０インチ×３インチ）を
加えることは全周波数帯域において顕著にコヒーレンス
を改善することがわかる。また内部循環を減衰させるた
めの、垂直方向に配された３つの多孔性材料の内部バッ
フルまたは仕切りによって、特に低周波数においてコヒ
ーレンスがさらに改善される。
【００３３】１個またはそれ以上の追加のマイクロフォ
ンをキャビティ３２に加えて、これらを合計することに
よってファン１２から測定されるコヒーレント音エネル
ギーを改善することができる。例えば、マイクロフォン
／センサーの数を２倍にする毎にコヒーレント音エネル
ギーは６ｄＢの割合で増加するが、これに対して非コヒ
ーレント音、すなわち乱流騒音はマイクロフォン／セン
サーの数を２倍にする毎に３ｄＢ増加する。各マイクロ
フォン／センサー間の距離は乱流のコヒーレント長さよ
り大きく取られるであろう。図１１を参照すると、これ
はマイクロフォン１６−１が追加され、キャビティ３２
−２に置かれている以外は図５に対応している。マイク
ロフォン１６および１６−１はファン１２から同じ距離
にあるから、これらは加算器５０に直結される。また図
１２を参照すると、これはカバー３０が時計方向に９０
゜回転されている以外は図１１に対応している。この結
果として、マイクロフォン１６−１とチャンバー３２−
２は、ファン１２に関してマイクロフォン１６とチャン
バー３２−１の下流にある。したがってマイクロフォン
１６と１６−１の間には時間遅れΔτがある。そこでマ
イクロフォン１６は時間遅れ６０を介して加算器５０に
つながれる。一方、マイクロフォン１６−１は加算機５
０に直結される。
ンをキャビティ３２に加えて、これらを合計することに
よってファン１２から測定されるコヒーレント音エネル
ギーを改善することができる。例えば、マイクロフォン
／センサーの数を２倍にする毎にコヒーレント音エネル
ギーは６ｄＢの割合で増加するが、これに対して非コヒ
ーレント音、すなわち乱流騒音はマイクロフォン／セン
サーの数を２倍にする毎に３ｄＢ増加する。各マイクロ
フォン／センサー間の距離は乱流のコヒーレント長さよ
り大きく取られるであろう。図１１を参照すると、これ
はマイクロフォン１６−１が追加され、キャビティ３２
−２に置かれている以外は図５に対応している。マイク
ロフォン１６および１６−１はファン１２から同じ距離
にあるから、これらは加算器５０に直結される。また図
１２を参照すると、これはカバー３０が時計方向に９０
゜回転されている以外は図１１に対応している。この結
果として、マイクロフォン１６−１とチャンバー３２−
２は、ファン１２に関してマイクロフォン１６とチャン
バー３２−１の下流にある。したがってマイクロフォン
１６と１６−１の間には時間遅れΔτがある。そこでマ
イクロフォン１６は時間遅れ６０を介して加算器５０に
つながれる。一方、マイクロフォン１６−１は加算機５
０に直結される。
【００３４】前述したように、ダクト内貼り１１と仕切
り３４、１３４−１、１３４−２、２３４、３３４、お
よび４３４は好ましくは同じ材料、すなわちガラス繊維
である。
り３４、１３４−１、１３４−２、２３４、３３４、お
よび４３４は好ましくは同じ材料、すなわちガラス繊維
である。
【００３５】これは多孔性であり、気流の透過に対する
抵抗性を改善するするために上張りまたは外被を有して
いる。図１３はガラス繊維の上張りの存在によるコヒー
レンスの増加を示している。図１４および図１５を参照
すると、キャビティ５３２を画定するハウジングまたは
突出部１１０−１は、ダクトまたはファン出口１１０と
一体であってもよい。このような実施例の主たる利点
は、気密度である。すなわちハウジング１１０−１に要
求される唯一の開口部は、それぞれチャンバー５３２−
１と５３２−２の中にあるマイクロフォン１６および１
６−１への電気的接続のためのものだけである。加え
て、ハウジング１１０−１はダクトまたはファン出口１
１０と同じ材質のものであり、従って音響／騒音を閉じ
こめる能力も同じと考えられる。図１４と図１５の実施
例は図１２の実施例に直接に対応し、９０゜回転すれば
図１１の実施例に直接に対応する。しかしながら図３か
ら図９までの実施例も、その基本的な機能を変えること
なく、そのカバーをダクトと一体化することもできる。
したがって、図３から図９までの実施例の装置の、カバ
ーをダクトまたはファン出口と一体化させた変形の説明
図は、追加の情報または教示を与えないので提供する必
要がない。
抵抗性を改善するするために上張りまたは外被を有して
いる。図１３はガラス繊維の上張りの存在によるコヒー
レンスの増加を示している。図１４および図１５を参照
すると、キャビティ５３２を画定するハウジングまたは
突出部１１０−１は、ダクトまたはファン出口１１０と
一体であってもよい。このような実施例の主たる利点
は、気密度である。すなわちハウジング１１０−１に要
求される唯一の開口部は、それぞれチャンバー５３２−
１と５３２−２の中にあるマイクロフォン１６および１
６−１への電気的接続のためのものだけである。加え
て、ハウジング１１０−１はダクトまたはファン出口１
１０と同じ材質のものであり、従って音響／騒音を閉じ
こめる能力も同じと考えられる。図１４と図１５の実施
例は図１２の実施例に直接に対応し、９０゜回転すれば
図１１の実施例に直接に対応する。しかしながら図３か
ら図９までの実施例も、その基本的な機能を変えること
なく、そのカバーをダクトと一体化することもできる。
したがって、図３から図９までの実施例の装置の、カバ
ーをダクトまたはファン出口と一体化させた変形の説明
図は、追加の情報または教示を与えないので提供する必
要がない。
【００３６】本発明の好ましい実施例を説明し、かつ図
示したが、当業者にとってはその他の変形も着想される
であろう。例えばチャンバーの数をより多くしたり、大
きさを不同にしたり、および／または方向を不同にした
りしてもよい。また、マイクロフォンはキャビティ部の
音圧に反応すれば良いだけであるから、マイクロフォン
を物理的にキャビティに設置する必要はない。これはキ
ャビティの寸法がマイクロフォンおよびバッフルに対し
て相対的に小さい時に役立つであろう。したがって、本
発明の範囲は添付された請求範囲の範囲によってのみ限
定されるべきである。
示したが、当業者にとってはその他の変形も着想される
であろう。例えばチャンバーの数をより多くしたり、大
きさを不同にしたり、および／または方向を不同にした
りしてもよい。また、マイクロフォンはキャビティ部の
音圧に反応すれば良いだけであるから、マイクロフォン
を物理的にキャビティに設置する必要はない。これはキ
ャビティの寸法がマイクロフォンおよびバッフルに対し
て相対的に小さい時に役立つであろう。したがって、本
発明の範囲は添付された請求範囲の範囲によってのみ限
定されるべきである。
【図１】適応制御フィードフォワード方式を用いたダク
トシステムのためのＡＮＣシステムを示した概念図であ
る。
トシステムのためのＡＮＣシステムを示した概念図であ
る。
【図２】併置フィードバック方式を用いたダクトシステ
ムのためのＡＮＣシステムを示した概念図である。
ムのためのＡＮＣシステムを示した概念図である。
【図３】本発明による乱流シールドの第1実施例の断面
図である。
図である。
【図４】図３の線４−４に沿って見た断面図である。
【図５】図３の実施例をダクトに対して９０゜回転した
ものの断面図である。
ものの断面図である。
【図６】本発明の第２実施例の断面図である。
【図７】本発明の第３実施例の断面図である。
【図８】本発明の第４実施例の断面図である。
【図９】本発明の第５実施例の断面図である。
【図１０】同一横断平面において気流遮蔽をいろいろに
した場合の、二つのマイクロフォンの間のコヒーレンス
を示すグラフである。
した場合の、二つのマイクロフォンの間のコヒーレンス
を示すグラフである。
【図１１】図５に対応するがマイクロフォンを２個にし
た場合の断面図である。
た場合の断面図である。
【図１２】図３に対応するがマイクロフォンを２個にし
た場合の断面図である。
た場合の断面図である。
【図１３】ダクト内貼りの上張りがある場合とない場合
のコヒーレンスを示すグラフである。
のコヒーレンスを示すグラフである。
【図１４】本発明の第６実施例の断面図である。
【図１５】図１４の線１５−１５に沿って見た断面図で
ある。
ある。
１０ ダクト １０−１ 開口部 １１ 内貼り材 １６ マイクロフォン ３０ カバー部材３０ ３２ キャビティ ３２−１ チャンバー ３２−２ チャンバー ３４ 多孔性材料 ３８ ネジ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デュアン シー．エムシー コーミック アメリカ合衆国，コネチカット，コルチ ェスター，ミドルタウン ロード 190 (72)発明者 シャウ−タク アール．チョウ アメリカ合衆国，ニューヨーク，リヴァ ープール，イングレシド レーン 87 (56)参考文献 特開 平10−197034（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−170058（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−170057（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F24F 11/02
Claims (15)
- 【請求項１】 騒音を発生するファン（１２）と、内部
に乱流を有するファン吐出口と、前記ファン吐出口を含
むとともに壁面および内部を有するダクト（１０）の少
なくとも一部で画定される空気分配手段と、を有するシ
ステムに用いられるダクトの能動的騒音打ち消しシステ
ムの乱流シールドであって、開放端部を有するキャビテ
ィ（３２、４３２、５３２）を画定する手段を有し、 前記手段は、前記ダクトに隣接して位置するようにキャ
ビティを画定して、前記開放端部は前記壁面の開口部と
なっており、 前記内部と前記キャビティの間に配置された気流減衰手
段（１１、１１１）を有し、 前記キャビティの中の音圧に反応するように置かれた少
なくとも１個の音響検知手段（１６、１６−１）を有
し、前記音響検知手段は前記内部から前記気流減衰手段
によって分離されていることを特徴とする乱流シール
ド。 - 【請求項２】 前記気流減衰手段は前記内部と前記少な
くとも１個の音響検知手段との間の唯一の物理的な障壁
である請求項１記載の乱流シールド。 - 【請求項３】 前記気流減衰手段は少なくとも部分的に
前記キャビティを満たしている請求項１記載の乱流シー
ルド。 - 【請求項４】 前記キャビティは複数のチャンバーに仕
切られている請求項１記載の乱流シールド。 - 【請求項５】 前記少なくとも１個の音響検知手段は少
なくとも部分的に前記複数のチャンバーのうちの第１の
チャンバー（３３２−２）に配置されており、前記複数
のチャンバーのうちの第２のチャンバー（３３２−１）
は前記複数のチャンバーのうちの第１のチャンバーと前
記内部との間に配置されている請求項４記載の乱流シー
ルド。 - 【請求項６】 前記少なくとも１個の音響検知手段（１
６）が、前記複数のチャンバーのうちの一つに配置され
ている、請求項４記載の乱流シールド。 - 【請求項７】 前記複数のチャンバーのうちの第２のチ
ャンバーに少なくとも部分的に配置された第２の音響検
知手段（１６−２）をさらに含む請求項６記載の乱流シ
ールド。 - 【請求項８】 前記複数のチャンバーのうちの第１のチ
ャンバーが前記複数のチャンバーのうちの第２のチャン
バーの上流に配置される請求項７記載の乱流シールド。 - 【請求項９】 前記キャビティは三次元の放物線状の形
状を有する請求項４記載の乱流シールド。 - 【請求項１０】 前記キャビティを複数のチャンバーに
分割するために気流減衰手段が用いられる請求項１０記
載の乱流シールド。 - 【請求項１１】 前記少なくとも１個の音響検知手段は
前記キャビティを複数のチャンバーに仕切っている前記
気流減衰手段の中に配置されている請求項１０記載の乱
流シールド。 - 【請求項１２】 前記カバーは放物線状の形状を有する
請求項１記載の乱流シールド。 - 【請求項１３】 前記少なくとも１個の音響検知手段は
前記キャビティを複数のチャンバーに仕切っている気流
減衰手段の中に配置されている請求項１２記載の乱流シ
ールド。 - 【請求項１４】 前記カバーとそれによって形成される
キャビティは音響を焦点に向かって反射するような形状
になっている請求項１記載の乱流シールド。 - 【請求項１５】 前記少なくとも１個の音響検知手段は
前記焦点に配置されている請求項１４記載の乱流シール
ド。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US87102097A | 1997-06-06 | 1997-06-06 | |
| US08/871020 | 1997-06-06 |
Publications (2)
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