JP2885861B2 - 能動制御型消音装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、開口容器内に流れる流体によって発生する
音に対しそれとは逆位相の音を別に設置した能動音源か
ら発生させて干渉させることにより、能動的に消音する
能動制御型消音装置に関する。

（従来の技術） 開口容器として例えばダクト内を、例えば空気のよう
な流体が流れるとダクト壁面と流体との抵抗等により音
が発生する。この発生した音は流体の流れに従ってダク
ト内を伝播し、ダクトの出口から外部へ放射される。こ
の騒音は比較的低周波成分を主としたものであり、波長
が長いため、一般的ないわゆる吸音処理等による消音は
困難であった。

上記ダクト内に発生した騒音の低周波成分を効果的に
低減する技術としては、ダクト内に取り付けられたスピ
ーカから別の音を発生させ、ダクト内を伝播する音と干
渉させることによりダクト内の騒音を消音する方法があ
る。この一例を第３図を用いて説明する。

第３図に示されるように、ダクト13内に配設された検
出用マイク３で検知された騒音成分に消音用のフィルタ
ー係数をデジタルフィルター部５で高速でかけ合わせ
て、能動音出力用スピーカ７から出力させて、騒音成分
を消去するようになっている。

ところが、この方法では能動音出力スピーカ７からの
能動音が再び検出用マイク３で検知され、ハウリング現
象を生じる。このためデジタルフィルターで設定された
ゲインまで能動音を十分に上げることが出来ないので、
上記方法では充分な消音効果はあまり期待できなかっ
た。

これを防止するためエコーキヤンセラ９や、検出用マ
イク11を２本設置することによりダクト内の騒音成分の
下流方向成分のみを検知させる構造にする必要があっ
た。

しかしながら、エコーキャンセラ９を新たに設ける必
要があることや、検出マイク11を増やすことによりコス
ト高となったり、検出マイク11と検出マイク３の信号を
処理する差動増幅器６が必要となり、システムが複雑に
なり、これらの制御が困難となるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来のダクト用消音装置では、能動音出
力用スピーカから放出された能動音が再びマイクで検知
されてハウリングが生じたり、これを防止するための装
置は制御が複雑であったり、コストが高いという問題が
あった。

本発明は上記事実を考慮し、ハウリング現象が発生す
ることがなく、かつ制御が容易で低コストな能動制御型
消音装置を提供することが目的である。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため請求項（１）の発明では、流
体の流れの状態を検出する流れセンサと、該流れセンサ
から入力される信号に基づいて所定の演算処理を施して
能動音源に能動信号を出力する演算部と、を備えたこと
を特徴としている。

また、請求項（２）の発明では、流体が流れる開口容
器内に整流格子を配設し、この配設された整流格子より
も下流側に前記流れセンサを設けたことを特徴としてい
る。

（作用） 上記構成のように本発明は、容器内面と流体との間の
流体抵抗等により発生する音の特性が流体の状態に対応
することに着目してなされたもので、従来のような音検
出用マイクを設けることなく、流れセンサによって流体
の流れの状態が検出される。流れセンサからは流体の流
れの状態に対応した信号が演算部へ出力される。演算部
ではこの入力された信号に基づいて、所定の演算を施し
て能動音源に能動信号を出力する。能動音源はこの信号
に基づいて能動音を発生させて、開口容器内を流れる流
体によって発生する音と干渉させる。これにより流体の
流れによって発生する音が消去される。

このように、本発明によれば、ダクト内を流れる流体
の流れの状態を流れセンサで検出することにより、この
検出結果に基づいて演算部で所定の演算処理して能動音
源から能動音を発生させるものである。このように、本
願発明は、流体センサは騒音等の音を検知しないので、
能動音源からの制御音を検知して演算部に供給すること
がなくなり、制御音により発生するハウリング現象を良
好に防止し得る能動制御型消音装置を実現できる。

さらに、流体センサで流体の流れの状態を検出するこ
とにより能動音を発生させるので、制御が容易となると
共に低コストで開口容器内の音を消去することが出来
る。

（実施例） 第１図には本発明に係る能動制御型消音装置１の実施
例が示されている。第１図に示されるように、開口容器
であるダクト15の内部には、図示しないファンから送り
出された空気等の流体が第１図紙面左側から右側（第１
図矢印Ａ方向）へ向けて流れている。

ダクト15には流れセンサ17が配設されている。この流
れセンサ17はダクト15内の流体の流れの状態を検出し、
例えば、加熱された物体を流れのなかに放置すると、流
体の流れによって冷却されることによって流体の速度を
検出する熱線流速計等が使用されている。

この流れセンサ17によって検出された例えば流体の速
度はこの流体がダクト15内を流れる時にダクト壁面との
流体抵抗等によって発生する音の大きさに比例してお
り、流体の速度が早い場合は、ダクト15内で発生する音
が大きくなるという相関関係がある。

流れセンサ17は演算部18と接続されている。この演算
部18は、入力部19と、この入力部19に接続されたデジタ
ルフィルタ21と、デジタルフィルタ21と接続された出力
部23とで構成されている。

流れセンサ17は入力部19と接続されており、検出した
流体の流れの状態を電気信号として入力部19へ伝達す
る。この入力部19には図示しないA/D変換器が設けられ
ており、流れセンサ17から伝達された流体の流れの状態
を示す信号をデジタル変換する。

入力部19はデジタルフィルタ21と接続されて、入力部
19でデジタル変換された流体の流れの状態を示すデジタ
ル信号をデジタルフィルタ21へ伝達する。

デジタルフィルタ21では以下に示す演算式が実行され
る。

この式（１）においてｈ（ｋ）はインパルス応答で消
音に必要な伝達関数を示す。またｘ（ｋ）はデジタル化
された流れセンサからの入力、ｙ（ｔ）は能動音の出力
信号である。これらの演算は例えばDSP（Digital Signa
l Processor）のような高速演算器により高速に処理さ
れる。

デジタルフィルタ21は出力部23と接続されており、上
記（１）式により演算された結果すなわち能動音の出力
信号を出力する。

出力部23には図示しないD/A変換器が設けられてお
り、デジタル化された能動音の出力信号がアナログ信号
に変換される。

出力部23はダクト15の内部へ向けて配置された能動音
スピーカ25と接続されており、アナログ信号に変換され
た出力信号が放出される。これにより能動音スピーカか
ら能動音が出力される。

次に本実施例の作用について説明する。

ダクト15内を流れる流体の流れの状態が流れセンサ17
で検出される。この結果は電気信号として入力部19へ伝
達される。入力部19へ伝達された流体の流れの状態を示
す信号は入力部19に設けられたA/D変換器によりデジタ
ル信号に変換される。デジタル信号に変換された流体の
流れの状態を示す信号はデジタルフィルタ21へ伝達され
る。

デジタルフィルタ21ではデジタル化された信号を前述
した式（１）によって演算して作られた能動音の出力信
号を出力部23へ出力する。この出力部23へ出力された信
号は、出力部23のD/A変換器によってデジタル信号から
アナログ信号へ変換され、能動音スピーカ25へ出力す
る。能動音スピーカ25は能動音をダクト15内へ放出す
る。

これにより、ダクト15内の騒音が、能動音スピーカ25
から放出された能動音により干渉されて消音される。

このように本実施例によれば、流体の流れの状態を直
接流体センサで検出しているので、従来、騒音検出用マ
イクで能動音を再び検出することにより生じていたハウ
ジング現象を完全に防止することが出来る。

また本実施例では、従来のようにエコーキャンセラや
２本の検出用マイク、これらの２本の検出用マイクから
の信号を処理する差動増幅器等が必要でなくなり、流れ
センサで流れの状態を検出して、演算部18で能動音信号
を作るだけなので、制御が容易になると共に低コストで
消音効果を向上することが出来る。

次に第２図を用いて他の実施例について説明する。

本実施例は上記実施例のダクト15内の流れセンサ17の
流体流れ方向上流側に整流格子27が配置されている例で
ある。この整流格子27はダクト15内を流れる流体を層流
化する。すなわち、ダクト15内を流れる流体の暖気（寒
気）を効率的に流す目的で、ダクト15内で渦等が生じな
いようにするため、整流格子27がダクト15内へ配設され
ている。

この整流格子27はハニカム状に配置された複数個の流
路が流体の流れに沿って形成されている。この実施例で
は、流体の圧力条件によっては、整流格子27自体から騒
音が発生するが、この場合には、整流格子27の下流側直
前で流れセンサ17を配設することにより、整流格子27自
体で発生した騒音をスピーカ25から出力した能動音で消
音することが出来る。

さらに、本実施例では、流体の流れと、ダクト15内に
発生する騒音との間に高い相関性のあることを主眼とし
てしているので、整流格子27で流体の流れを層流化する
ことによって、流体の流れと騒音との相関性を高めるこ
とが出来、大きな消音効果を得ることが出来る。

なお、本実施例では、流れセンサとして熱線流速計用
いた例を示したがこれに限らず、他の流れセンサでも良
い。

また本実施例では、整流格子として、ハニカム状の例
を示したがこれに限らず、他の形状の整流格子でも良
い。但し流れの平面を均等に分割することが出来る形状
が好ましい。

また本実施例では、演算部が入力部19、デジタルフィ
ルタ21、出力部23で構成されている例を示したがこれに
限らず他の構成による演算部でも良い。

［発明の効果］ 以上説明したように本発明によれば、ダクト内を流れ
る流体の流れの状態を流れセンサで検出して、この結果
を演算部で所定の演算を施して、能動音を能動音スピー
カから放出するので、従来のように出力用スピーカから
放出された能動音が騒音検知用マイクに再び検出される
ことがなく、ハウリング現象を完全に防止することが出
来ると共に低コストでかつ容易な制御で消音効果を向上
することが出来るという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る能動制御型消音装置の実施例を示
す構成図、第２図は整流格子がダクト内に配置された例
を示す断面図、第３図は従来の能動制御型消音装置を示
す構成図である。 １……能動制御型消音装置、15……ダクト 17……流れセンサ、19……入力部 18……演算部、23……出力部 21……デジタルフィルタ 25……能動音スピーカ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】開口容器内に流れる流体によって発生する
   音に対しそれとは逆位相の音を別に設置した能動音源か
   ら発生させて干渉させることにより、能動的に消音する
   能動制御型消音装置において、 前記流体の流れの状態を検出する流れセンサと、 該流れセンサから入力される信号に基づいて所定の演算
   処理を施して能動音源に能動信号を出力する演算部と、
   を備えたことを特徴とする能動制御型消音装置。
2. 【請求項２】前記流体が流れる開口容器内に整流格子を
   配設し、この配設された整流格子よりも下流側に前記流
   れセンサを設けたことを特徴とする請求項（１）記載の
   能動制御型消音装置。