JP4086743B2 - 騒音制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、騒音低減装置に関し、より特定的には、能動的に騒音制御を行う騒音低減装置に関するものである。

従来、遮音壁の遮音性能を向上することを目的として、重量のかさむ材料を用いることによって、壁体を透過する騒音を低減する技術が考えられている（例えば、特許文献１参照。）。以下、従来の遮音壁について図４４を参照しながら説明する。

図４４は、従来の遮音壁に用いられる復号遮音材を示す図である。図４４において、複合遮音材８１は、表面板８２と、制振材８３とを備えている。複合遮音材８１は、表面板８２の裏面に損失係数が０．２以上の制振材８３を積層した構成である。また、複合遮音材８１は遮音壁の表面に配置される。このような構成の遮音壁では、騒音に起因する振動が損失係数の大きな制振材８３によって減少され、複合遮音材８１全体の振動が低減される。これによって騒音の伝達量が低減され、遮音性能の向上が図られる。

また、従来から、能動的に騒音制御を行う騒音低減装置も考えられている（例えば、特許文献２および３参照。）。以下、従来の騒音低減装置について図４５〜図４７を参照しながら説明する。

図４５は、従来の騒音低減装置の一例を示す図である。図４５において、騒音低減装置の一例である遮音パネルは、遮音壁８５と、アクチュエータ８６と、振動センサ８７と、騒音検出センサ８８と、換算回路８９と、制御回路９０とを備えている。アクチュエータ８６（図４５において白丸で示される）は、遮音壁８５を制振することを目的として遮音壁８５に設置される。振動センサ８７（図４５において黒丸で示される）は、遮音壁８５に設置され、遮音壁８５の振動を検出する。換算回路８９は、複数の振動センサ８７から出力される電気信号（遮音壁８５の振動を示す信号）に基づいて、遮音壁８５から放射される音響放射パワーを算出する。なお、図４５では、図面の簡略化のため、図４５において左側に位置する４つの振動センサ８７のみが換算回路８９に接続されているが、実際は、換算回路８９はすべての振動センサ８７からの電気信号を入力する。騒音検出センサ８８は、遮音壁８５を透過して伝達されてきた騒音を検出する。制御回路９０は、騒音検出センサ８８の出力と換算回路８９の出力とに基づいて、アクチュエータ８６を制御するための制御信号をアクチュエータ８６へ出力する。具体的には、制御回路９０は、換算回路８９によって算出された音響放射パワーができるだけ小さくなるように、アクチュエータ８６を制御する。このような構成によって、遮音パネルは、振動センサ８７を設置した点の振動をアクチュエータ８６によって制振することができる。これによって騒音の伝達量が低減され、遮音性能の向上が図られる。

また、能動的に騒音制御を行う騒音低減装置の他の例として、図４６および図４７に示す騒音低減装置も考えられている。以下、図４６および図４７を参照しながら説明する。

図４６は、従来の騒音低減装置の他の例を示す図である。図４６において、騒音低減装置の他の例である高透過損パネル９１は、多数のセル９２を並べた構成である。また、図４７は、図４６に示すセル９２の詳細な構成を示す図である。図４７において、セル９２は、アクチュエータ９３と、第１のセンサ９４と、第２のセンサ９５と、壁面９７および９８とを備えている。なお、図４７に示すように、高透過損パネル９１はセル毎に制御装置９６を備えている。第１のセンサ９４は、騒音源側（図４７では、紙面の奥の側）に面するセルの壁面９７に設置され、壁面９７の振動を検出する。第２のセンサ９５は、第１のセンサ９４の反対側に設置され、壁面９７の反対側の壁面９８の振動を検出する。アクチュエータ９３は第２のセンサ９５と同じ側に設置される。

高透過損パネル９１においては、第１のセンサ９４および第２のセンサ９５の出力信号に基づいて、制御装置９６によってアクチュエータ９３が制御される。制御装置９６は、第１のセンサ９４および第２のセンサ９５の出力信号に基づいてフィードフォワード制御を行うことによって、アクチュエータ９３を制御する。高透過損パネル９１は、このような方法で壁面９８の振動を制御することによって、セル９２を透過する騒音を低減し、遮音性能の向上を図るものである。
特開平５−８６６５８号公報 特開平６−１４９２７１号公報 特表平８−５００１９３号公報

しかしながら、図４４に示した上記の従来の遮音壁では、広帯域の騒音に対して優れた遮音特性を確保するためには、制振材８３の損失係数を大きな値に確保する必要がある。つまり、制振材８３として重量の大きい材料を用いる必要があった。従って、重量の大きい遮音壁を支えるために、遮音壁を用いる建造物も堅固に作る必要があった。

また、図４５に示した従来の騒音低減装置では、アクチュエータによる加振を行っているので、遮音壁８５のうち制振することができるエリアは、アクチュエータが設置された部分が中心となる。ここで、騒音の周波数が変化すれば遮音壁８５の振動モードも変化し、遮音壁８５において振動を制振すべき点の位置および数も変化する。例えば、騒音の周波数が高くなれば、制振すべき点が多数になる。このことから、騒音を広帯域にわたって低減しようとすれば、アクチュエータおよび振動センサが多数必要となってしまう。従って、周波数の高い騒音を低減する場合には、コストおよび制御回路の規模が増大してしまうという課題があった。

また、図４６および図４７に示した従来の騒音低減装置では、セルを単位として壁面の振動が低減される。上述のように、騒音の周波数が変化すれば高透過損パネル９１において振動を制振すべきエリアの数も変化する。従って、セルの適切なサイズ、ならびに、セルにおいてアクチュエータを取り付ける位置および数は、騒音の周波数によって変化することとなる。それ故、図４６および図４７に示した騒音低減装置では、広帯域にわたる騒音を制御することが困難であった。また、この騒音低減装置では、セルとその隣のセルとの相互干渉が問題となる場合があった。つまり、あるセルのアクチュエータから放射した音や振動が隣のセルのセンサによって感知されると、十分な制御効果が得られない場合があった。

以上のように、騒音を能動的に低減する従来の技術では、制振すべき壁面に直接アクチュエータを取り付ける構成であることから、広い周波数帯域の騒音に対応することが本質的に困難であった。

それ故、本発明の目的は、装置の規模を大きくすることなく広周波数帯域にわたって騒音を制御することが可能な騒音低減装置を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明の騒音低減装置は、以下の特徴を有する。すなわち、本発明は、所定の空間内へ外部の騒音源から伝搬してくる騒音を低減する騒音低減装置である。騒音低減装置は、制御音源と、音検出部と、制御部とを備える。制御音源は、所定の空間の内外を分ける壁面に、騒音が伝搬してくる経路をふさぐように取り付けられる。また、壁面に対して所定の空間内へ音を放射するスピーカで構成される。音検出部は、騒音源から制御音源を介して伝搬してくる音を検出する。制御部は、音検出部の検出結果に基づいて、当該音検出部によって検出される音ができるだけ小さくなるように、制御音源に音を放射させる。

なお、騒音低減装置は、壁面に対して騒音源が存在する側に設置され、壁面との間に騒音低減用の空間を形成する筐体をさらに備えていてもよい。このとき、制御音源は、筐体によって壁面に取り付けられる。音検出部は、騒音低減用の空間内に配置される。制御音源は、騒音低減用の空間内へ音を放射する。

また、筐体は複数であり、互いに隣接して壁面に設置されてもよい。このとき、騒音低減装置は、壁面のうち、各筐体によって騒音低減用の空間に分けられた各部分における重心位置の振動を抑制する振動抑制部をさらに備えている。

なお、振動抑制部は、例えば、筐体と壁面とを接続する支柱であってもよい。さらに、このとき、音検出部は、支柱に接続されてもよい。

また、振動抑制部は、例えば、重心位置に設置された錘であってもよい。

また、騒音低減装置は、筐体に接続され、騒音低減用の空間を閉空間にする膜をさらに備えていてもよい。

また、制御部は、騒音低減用の空間の内部に配置されてもよい。

また、騒音低減装置は、所定の空間の外部に設置され、騒音を検出する騒音検出部をさらに備えていてもよい。このとき、制御部は、音検出部および騒音検出部の検出結果に基づいて、制御音源を制御する。

なお、制御音源は、典型的には、圧電スピーカである。

また、壁面には孔が設けられている場合、制御音源は、基板と、振動部材と、ドライバとを含む構成であってもよい。基板は、孔をふさぐように壁面に接続される。振動部材は、基板との間に空気層を有するように、かつ、当該空気層に放射される音によって振動可能なように、基板に対して所定の空間が存在する側に配置される。ドライバは、空気層に音を放射する。このとき、制御部は、制御信号によってドライバに音を放射させる。

なお、音検出部は、典型的には、所定の空間内に配置され、当該所定の空間内へ伝搬してくる音の音圧および位相を検出することによって当該音を検出する。

なお、音検出部は、振動部材の振動を検知することによって所定の空間内へ伝搬してくる音を検出するようにしてもよい。

また、基板および振動部材は、透明な材料によって構成されてもよい。

以上、本発明によれば、広帯域の騒音を防止するために重量の大きい材質によって構成する必要がないので、軽量な騒音低減装置を実現することができる。さらに、制御音源１による制御音によって騒音を打ち消すので、騒音の周波数によらず、広帯域にわたって騒音低減効果を得ることができる。

また、騒音低減装置が筐体を備える場合には、筐体を壁面に接続する形態で本発明を実施することができる。従って、騒音低減装置の設置が容易になる。

また、騒音低減装置が振動抑制部を備える場合には、隣接する筐体間の相互の影響を低減することができる。これによって、制御部の設計が容易になる。

さらに、振動抑制部が支柱であり、音検出部が支柱に接続される場合には、音検出部を騒音低減用の空間内に容易に設置することができる。

また、騒音低減装置が膜を備える場合には、騒音低減用の空間を確実に閉空間にすることができる。従って、騒音低減用の各空間に対応して設けられる制御部の特性を一定にすることができるので、制御部の設計が容易になる。

また、制御部が騒音低減用の空間の内部に配置される場合には、特別なケースを用意することなく、制御部３の耐候性を向上することができる。さらに、音検出部と制御部とを近接して配置することができるので、音検出部から出力される信号を制御部に入力する間に混入する電気ノイズを低減することができる。従って、制御音源に対する制御をより正確に行うことができるので、良好な騒音低減効果を得ることができる。

また、騒音低減装置が騒音検出部を備える場合には、フィードフォワード制御を行うことが可能となり、制御部をより正確に制御することができる。

なお、制御音源を圧電スピーカとする場合には、制御音源を薄く軽量とすることが可能になり、より一層軽量な騒音低減装置を実現することができる。

また、制御音源が、基板と、振動部材と、ドライバとを含む場合には、振動部材をドライバによって振動させる形態のスピーカを、本発明に適用することができる。

また、基板および振動部材が透明な材料によって構成される場合には、例えばガラス窓を利用したスピーカを構成することができる。これによって、見た目の違和感をユーザに抱かせずに、騒音低減装置を設置することができる。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る騒音低減装置の構成を示す図である。図１において、騒音低減装置は、制御音源１と、誤差検出器２と、制御部３とを備える。騒音低減装置は、空間５を囲む壁面４に設置される。空間５は、騒音を低減する対象となる空間であり、空間５の外部に存在する騒音源からの騒音が漏れ込んでくる。ここで、空間５の外部から空間５の内部へ騒音が伝搬してくる経路を騒音伝搬経路と呼ぶ。騒音伝搬経路は、典型的には、壁面４が有する孔を通る経路である（図１に示す点線参照。）。ただし、壁面４の孔に限らず、壁面４の他の部分に比べて騒音が漏れ込みやすい部分があれば、当該部分を通る経路が騒音伝搬経路となり得る。例えば、図１に示す壁面４および空間５が一般的な建築物における部屋であり、その部屋に窓が設けられている場合を想定すると、騒音伝搬経路は窓を通る経路となると考えられる。

図１において、制御音源１は、上記騒音伝搬経路をふさぐように設置される。具体的には、壁面４には孔が設けられており、制御音源１は当該孔をふさぐように設置される。換言すれば、壁面４の孔は制御音源１を取り付けるための孔である。制御音源１は、空間５内の騒音を打ち消すためのスピーカである。誤差検出器２は、空間５内に設置される。誤差検出器２は、音を検出するためのマイクである。制御部３は、制御音源１および誤差検出器２に接続される。制御部３の設置位置は、空間５内部であってもよいし、空間５外部であってもよい。また、壁面４の内部に設けられてもよい。

次に、実施の形態１に係る騒音低減装置の動作を説明する。なお、以下の説明においては、壁面４によって囲まれた空間５には、制御音源１が設置される孔から騒音が漏れ込み、他の部分から騒音が漏れ込むことはないものとする。また、空間５内の音は外部から漏れ込んでくる騒音に起因する音のみであるとする。図１において、誤差検出器２は、空間５内の音を検出する。検出結果は、誤差信号として制御部３へ出力される。制御部３は、誤差信号に基づいて、制御音源１を制御するための制御信号を制御音源１へ出力する。具体的には、空間５内の音（騒音）が０になるように、すなわち、誤差信号が０となるように、制御音源１を制御する。より具体的には、誤差検出器２の位置における騒音と逆位相かつ同音圧となる音を制御音源１に発生させるように制御する。この結果、制御音源１は、騒音伝搬経路を通って空間５内へ伝搬される騒音を打ち消すように動作する。

制御部３の動作を詳細に説明する。図１において、誤差検出器２位置での騒音をＮ、制御音源１から誤差検出器２までの伝達関数をＣとすると、制御部３の特性は、−１／Ｃとなるように設定されればよい。これによって、制御音源１から放射された制御音は、誤差検出器２の位置において、
Ｎ・（−１／Ｃ）・Ｃ＝−Ｎ
となる。騒音と制御音源１による制御音とは互いに干渉し、誤差検出器２の位置において、
Ｎ＋（−Ｎ）＝０
となる。以上のように騒音と制御音とを干渉させることによって、誤差検出器２の位置における騒音を低減することができる。

また、制御音源１は騒音伝搬経路上に騒音を遮蔽するように設置されるので、制御音源１自身が遮音部材として機能する。図２は、制御音源１の遮音部材としての機能を測定するための装置を示す図である。図２において、当該装置は、制御音源１と、音響管６と、騒音用スピーカ７とを備える。この装置は、口径１０ｃｍの音響管６の内部の一方の端部（開口していない）に騒音用スピーカ７を設置し、他方の端部（開口している）に口径７ｃｍの動電型スピーカを制御音源１として設置したものである。なお、音響管６は、騒音用スピーカ７によって発生された音が制御音源１の設置部分以外の部分から漏れないようにするために設けられる。この装置において、騒音用スピーカ７を駆動させ（制御音源１のスピーカは駆動させない）、制御音源１を設置した音響管６の端部から１０ｃｍ離れた点を観測点として音の挿入損失を測定する。

図３は、図２に示す装置において測定された挿入損失を示す図である。図３は、図２に示す装置において制御音源１のスピーカを音響管６に挿入しなかった場合に対して制御音源１のスピーカを挿入した場合に、音の損失がどれだけあるかを示すグラフである。図３に示されるように、制御音源１を挿入することによって、音響管６から放射する騒音は、観測した全周波数帯域において低減している。また、１００（Ｈｚ）から１（ｋＨｚ）での平均挿入損失として−１２．１（ｄＢ）が得られた。なお、周波数によって挿入損失に差があるのは、制御音源１を音響管６の端部に設置することによって音響管６の内部に音響モードが発生することが原因である。以上のように、制御音源１を騒音伝搬経路上に騒音を遮蔽するように設置することによって、制御音源１自体が騒音を遮音することがわかる。すなわち、実施の形態１に係る騒音低減装置によれば、壁面４の透過音を能動的に低減することに加え、制御音源１自身が遮音部材として機能するので、より一層の遮音性能を得ることが可能になる。

また、図１に示す騒音低減装置では、騒音は制御音源１を透過して空間５に伝搬される。具体的には、騒音は、制御音源１であるスピーカの振動板の振動によって空間５に伝搬される。一方、騒音を低減するために制御音源１が発生する制御音も騒音と同様、スピーカの振動板の振動によって空間５に伝搬される。従って、制御音源１を透過して空間５に伝搬される騒音は、音の波面が制御音と近似することとなる。これによって、本発明に係る騒音低減装置では、空間５における広範囲のエリアにわたって騒音を低減することが可能となる。以下、詳細を説明する。

図４は、騒音と制御音との波面の近似性を測定するための装置を示す図である。図４に示す装置は、制御音源１と、誤差検出器２ａおよび２ｂと、騒音用スピーカ７と、防音箱８と、比較用音源９とを備える。この装置は、１辺３０（ｃｍ）の立方体である防音箱８のある１面に騒音用スピーカ７を設置し、当該面と反対側の面に制御音源１を設置したものである。制御音源１は、騒音伝搬経路上の位置、すなわち、防音箱８の孔の位置に、当該孔をふさぐように設置される。一方、比較用音源９は、騒音伝搬経路上でない位置、すなわち、防音箱８の孔以外の位置に設置される。防音箱８は、騒音用スピーカ７によって発生された音（騒音）が制御音源１を介してのみ防音箱８の外部に伝搬するように設置される。誤差検出器２ａおよび２ｂは、騒音を低減するための動作を行うために用いられる。誤差検出器２ａは、防音箱８の中心から前方（図４における上方）鉛直方向に２０（ｃｍ）離れた位置に設置される。誤差検出器２ｂは、防音箱８の中心から前方鉛直方向に５（ｃｍ）離れた位置に設置される。図４に示す装置において、騒音用スピーカ７、制御音源１のスピーカまたは比較用音源９のスピーカを駆動させた場合の解析結果を、図５〜図１０に示す。また、騒音を打ち消すために制御音源１を駆動させた場合の解析結果と、騒音を打ち消すために比較用音源９を駆動させた場合の解析結果とを、図１１〜図１３に示す。なお、図４に示す点線は、図５〜図１３において示される観測範囲を示す。

図５は、図４に示す装置において騒音用スピーカ７を駆動させた場合における観測範囲の音圧分布を示す図である。また、図６は、図４に示す装置において制御音源１のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の音圧分布を示す図であり、図７は、図４に示す装置において比較用音源９のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の音圧分布を示す図である。図５および図６から明らかなように、騒音用スピーカ７を駆動させた場合と、制御音源１のスピーカを駆動させた場合との音圧分布は非常に似た特性となっている。一方、図７によれば、比較用音源９のスピーカを駆動させた場合の音圧分布は、騒音用スピーカ７を駆動させた場合および制御音源１のスピーカを駆動させた場合とは異なる特性となっていることがわかる。

図８は、図４に示す装置において、騒音用スピーカ７を駆動させた場合における観測範囲の位相分布を示す図である。また、図９は、図４に示す装置において制御音源１のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の位相分布を示す図であり、図１０は、図４に示す装置において比較用音源９のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の位相分布を示す図である。図８〜図１０によれば、位相分布についても音圧分布と同様、騒音用スピーカ７を駆動させた場合と、制御音源１のスピーカを駆動させた場合との音圧分布は非常に似た特性となっていることがわかる。さらに、比較用音源９のスピーカを駆動させた場合の音圧分布は、それらのスピーカを駆動させた場合とは異なる特性となっていることがわかる。

図５〜図１０によれば、制御音と騒音との音の波面が近似することがわかる。従って、本発明によれば、広範囲にわたって制御音と騒音とを逆位相かつ同音圧とすることが可能であり、それ故、広範囲にわたって騒音低減効果を得ることが可能である。以下、図１１〜図１３を用いて詳細を説明する。

図１１は、図４に示す装置において比較用音源９を用いた場合における騒音低減効果を示す図である。図１１では、図４に示す構成要素のうち、騒音用スピーカ７による騒音を低減するために比較用音源９および誤差検出器２ａが用いられる。具体的には、誤差検出器２ａの位置における騒音ができるだけ小さくなるように比較用音源９を駆動させる。一方、図１２は、図４に示す装置において制御音源１を用いた場合における騒音低減効果を示す図である。図１２では、図４に示す構成要素のうち、騒音用スピーカ７による騒音を低減するために制御音源１および誤差検出器２ａが用いられる。具体的には、誤差検出器２ａの位置における騒音ができるだけ小さくなるように制御音源１を駆動させる。

図１１を見ると、比較用音源９を用いた場合には、誤差検出器２ａの近傍のエリアや、比較用音源９から誤差検出器２ａの設置された位置への方向に伸びるエリアについては高い騒音低減効果を得ることができるが、その他のエリアについては騒音低減効果を得ることができないことがわかる。これは、比較用音源９による音と騒音との波面が異なることから、比較用音源９による音は、誤差検出器２ａの位置で騒音と逆位相かつ同音圧となっても、その他の位置では必ずしも騒音と逆位相かつ同音圧とならないことが原因である。一方、図１２を見ると、制御音源１を用いた場合には、ほとんどの観測範囲において高い騒音低減効果を得ることができることがわかる。これは、制御音と騒音との波面が近似することから、制御音が誤差検出器２ａの位置で騒音と逆位相かつ同音圧となれば、その他の位置でも騒音と逆位相かつ同音圧となるからである。

また、図１３は、図１２と同様、図４に示す装置において制御音源１を用いた場合における騒音低減効果を示す図である。ただし、図１３は、誤差検出器２ｂを用いている点で図１２と異なっている。つまり、図１３は、誤差検出器２ｂの位置における騒音ができるだけ小さくなるように制御音源１を駆動させることによって得られた結果である。図１３から明らかなように、制御音源１を用いる場合には、誤差検出器の設置位置を変更しても、ほぼ同様の騒音低減効果を得ることができる。

以上のように、本発明によれば、広帯域の騒音を防止するために重量の大きい材質によって構成する必要がないので、軽量な騒音低減装置を実現することができる。さらに、制御音源１による制御音によって騒音を打ち消すので、騒音の周波数によらず、広帯域にわたって騒音低減効果を得ることができる。さらに、騒音伝搬経路をふさぐように制御音源１を設置することによって、制御音と騒音との波面を近似させることができる。これによって、騒音を低減する対象となる空間の広範囲にわたって高い騒音低減効果を得ることができる。

さらに、実施の形態１によれば、誤差検出器の位置が制限されないという利点がある。すなわち、比較用音源９を用いて騒音を低減する場合には、誤差検出器の設置位置付近のみにおいて高い騒音低減効果が現れることから、騒音を低減したい位置に誤差検出器を設置しなければならないという制限があった。これに対して、実施の形態１によれば、誤差検出器の位置にかかわらず広範囲にわたって高い騒音低減効果が現れるので、誤差検出器の設置位置が制限されない。従って、実施の形態１に係る騒音低減装置は、比較用音源９を用いる装置に比べて、設計の自由度が高いと言える。

また、実施の形態１によれば誤差検出器の位置を自由に選択可能であることから、誤差検出器を制御音源の近傍に設置することも可能である。誤差検出器を制御音源の近傍に設置することによって、騒音を低減したい空間の音響特性の変化（例えば人や物品の位置の変化、温度変化など）が制御音源から誤差検出器までの伝達関数に与える影響を小さくすることができる。従って、実施の形態１によれば、誤差検出器を制御音源の近傍に設置することによって、騒音を低減したい空間の音響特性が変化しても高い騒音低減効果を得ることが可能である。

なお、実施の形態１では、誤差検出器２の誤差信号に基づいて制御信号を生成するフィードバックシステムを制御部３として用いた。ここで、他の実施形態においては、騒音低減装置は、フィードフォワードシステムを制御部３として用いるものであっても構わない。例えば、騒音低減装置は、図１４に示す構成であってもよい。図１４は、実施の形態１に係る騒音低減装置の変形例を示す図である。図１４に示す騒音低減装置は、図１に示す構成要素に加え、騒音検出器１０をさらに備えている。騒音検出器１０は、空間５の外部に設置され、騒音を検出する。このとき、制御部３は、誤差検出器２および騒音検出器１０の検出結果に基づいて制御信号を生成する。

図１５は、図１４に示す制御部３の詳細な構成の一例を示す図である。図１５において、制御部３は、ＦＸフィルタ１１と、係数更新器１２と、適応フィルタ１３とを備えている。ＦＸフィルタ１１は、騒音検出器１０から出力される信号を入力する。ＦＸフィルタ１１の特性は、制御音源１から誤差検出器２までの伝達関数と同等な特性を有するように設定される。係数更新器１２は、誤差検出器２の出力信号を誤差入力として入力するとともに、ＦＸフィルタ１１から出力される信号を基準入力として入力する。適応フィルタ１３は、係数更新器１２から出力される信号と騒音検出器１０から出力される信号とを入力し、制御信号を出力する。

図１５において、係数更新器１２は、ＬＭＳ（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ）アルゴリズム等によって、基準入力と相関のある誤差入力が常に小さくなるように適応フィルタ１３のフィルタ係数を更新する演算を行う。そして、演算結果に従って適応フィルタ１３のフィルタ係数を更新する。適応フィルタ１３は更新されたフィルタ係数に従って制御信号を生成し、生成した制御信号を制御音源１へ出力する。

以下、図１５における制御部３の動作をより具体的に説明する。ここで、誤差検出器２の位置での騒音をＮ、制御音源１から誤差検出器２までの伝達関数をＣとする。このとき、ＦＸフィルタ１１の特性はＣに設定される。係数更新器１２が適応フィルタ１３を収束させることによって、誤差検出器２の出力信号における騒音成分は０に近づく。このとき、適応フィルタ１３は−１／Ｃの特性に収束する。すなわち、適応フィルタ１３の出力は、Ｎ・（−１／Ｃ）となる。従って、制御音源１による制御音は、誤差検出器２の位置において、Ｎ・（−１／Ｃ）・Ｃとなるので、誤差検出器２で検出される騒音Ｎは、当該制御音と合成され、
Ｎ＋Ｎ・（−１／Ｃ）・Ｃ＝０
となる。以上によって、誤差検出器２において騒音が低減されることがわかる。

なお、制御部３は、誤差検出器２において検出される音ができるだけ小さくなるように制御音源１を制御するものであれば、どのような構成であっても構わない。制御部３は、図１５においては適応フィルタを用いたデジタル処理を行ったが、アナログ回路によって構成されてもよい。

なお、実施の形態１において、制御音源１は上述した動電型のスピーカの他、圧電素子を用いた圧電スピーカやその他の方式のスピーカであってもよい。例えば、加振器を設置した板を振動させることによって音を放射するスピーカを制御音源とした場合についても同様な騒音低減効果が得られることは言うまでもない。

なお、実施の形態１において、騒音伝搬経路として複数の経路が考えられる場合には、各騒音伝搬経路について寄与率（空間５内に伝搬してくる騒音のうち、その経路によって伝搬されてくる騒音の割合を示す指標）を算出してもよい。この場合、最も寄与率が高い騒音伝搬経路をふさぐように制御音源を設置することが好ましい。

（実施の形態２）
次に、実施の形態２に係る騒音低減装置について説明する。なお、実施の形態１に係る騒音低減装置は、壁面の孔に制御音源（スピーカ）を設置するという方法であった。そのため、実施の形態１をそのまま実現すると、例えば部屋の壁面にスピーカが設置されているような構成となり、見た目の違和感をユーザに抱かせてしまうおそれがある。そこで、実施の形態２では、本発明の動作原理を応用して、より現実に即した構成とした騒音低減装置を提案する。

図１６は、実施の形態２に係る騒音低減装置の概観図である。図１６に示す騒音低減装置は１つのセルを単位とし、このセルを複数並べて配置することによって遮音パネルを構成する。遮音パネルは、個別に作成されたセルを接着することによって形成されてもよいし、複数のセルを一体的に作成することによって形成されてもよい。実施の形態２では、この遮音パネルを壁面に設置することによって、壁面によって囲まれた空間内の騒音を低減する。図１７は、図１６に示すセルを並べた場合における断面を示す図である。なお、図１７は、図１６に示すＡ−Ｂを断面とした場合の断面図である。

図１６および図１７において、セル２０は、４つのスピーカ１ａ〜１ｄと、誤差検出器２と、制御部３と、筐体２１とを備えている。実施の形態２においては、制御音源は、４つのスピーカ１ａ〜１ｄによって構成される。ここでは、スピーカ１ａ〜１ｄは圧電スピーカであるとする。なお、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してその説明を省略する。以下の各実施の形態においても同様とする。

図１６および図１７において、筐体２１は、直方体の１面にスピーカ１ａ〜１ｄを設置するための孔が設けられた構成である。なお、以下の説明においては、筐体２１の各面のうち、スピーカ１ａ〜１ｄが設置される面を上面と呼ぶ。上面の反対側の面は開口しており、開口している部分が壁面２２に接着される。また、上面および上面に反対側の面以外の面を側面と呼ぶ。スピーカ１ａ〜１ｄは、筐体２１の上面に設けられた孔に設置される。つまり、実施の形態２においては、制御音源は筐体２１によって壁面２２に取り付けられる。制御音源を構成する各スピーカ１ａ〜１ｄは、それぞれ、実施の形態１の制御音源１と同様の部材を用いることができる。図１６においては、制御音源を構成するスピーカは４つであるが、スピーカの数はいくつであっても構わない。誤差検出器２は、筐体２１の内部に設置される。制御部３は、任意の位置に設置される。

図１７に示されるように、筐体の側面が他の筐体の側面と接続されることによってセルが接続され、それによって遮音パネルが構成される。筐体の側面には、隣接するセルとの間における制御音の干渉を防止するための遮音仕切が設けられる。筐体を壁面に設置すると、筐体と壁面２２との間に騒音低減用の空間が形成される。遮音パネルは、筐体の上面が騒音源に向くように壁面２２に設置される。つまり、図１７においては、騒音を低減する対象となる空間は、壁面２２の右側の空間である。

次に、実施の形態２に係る騒音低減装置の動作を説明する。筐体２１を実施の形態１における壁面４とみなし、セル２０と壁面２２によって囲まれる空間を実施の形態１における空間５とみなせば、実施の形態２に係る騒音低減装置の動作は実施の形態１と同様である。すなわち、スピーカ１ａ〜１ｄおよび筐体２１を透過してセルの内部に伝搬した騒音に対してスピーカ１ａ〜１ｄから発生される制御音を作用させる。このとき、誤差検出器２は筐体２１内の誤差音を検出し、誤差信号として制御部３へ出力する。制御部３は誤差信号に基づいて制御信号を生成し、各スピーカ１ａ〜１ｄへ出力する。より具体的には、図１７において、誤差検出器２位置での騒音をＮａ、各スピーカ１ａ〜１ｄから誤差検出器２までの伝達関数をＣａとする（ここでは、４つのスピーカ１ａ〜１ｄから誤差検出器２までの伝達関数をすべて同じであるとみなす。）と、制御部３の特性は、−１／Ｃａとなるように設定されればよい。これによって、制御音源から放射された制御音は、誤差検出器２の位置において、
Ｎａ・（−１／Ｃａ）・Ｃａ＝−Ｎａ
となる。騒音と制御音源による制御音とは互いに干渉し、誤差検出器２の位置において、
Ｎａ＋（−Ｎａ）＝０
となる。以上のように騒音と制御音とを干渉させることによって、誤差検出器２の位置における騒音を低減することができる。また、実施の形態１と同様、誤差検出器２の位置のみならず、セル２０内の空間のほとんどすべての位置において騒音を低減することができる。

次に、複数のセルを並べて接続することによって遮音パネルを構成した場合（図１７参照）を考える。この場合、あるセルの制御音源によって発生された制御音が隣のセルに影響を及ぼす可能性が考えられる。そこで、実施の形態２においては、筐体２１を、遮音仕切の役割を果たす側面を有する構成としている。側面を設けることによって、各セルが騒音を低減するための空間をそれぞれ有する構成とする。これによって、制御音が隣のセルに伝搬することを防止するのである。このような構成にすることによって、各セルの制御部の設計において、隣のセルの制御音の影響を考慮する必要がなくなる。従って、実施の形態２によれば、制御部を簡易な回路で構成することができるという利点がある。以下、この利点について図１８を用いて詳細を説明する。

図１８は、実施の形態２において、遮音仕切を設けることによる隣のセルへの遮音効果を示す図である。図１８は、図１７に示す装置において、あるセルの制御音源から発生する音を当該セルの誤差検出器で検出したレベルと当該セルの隣のセルの誤差検出器で検出したレベルとの差（図１８に示すゲイン）を示す。また、図１８に示す実線は遮音仕切（筐体の側面）がある場合を示し、点線は遮音仕切がない場合を示す。なお、図１８においては、制御音源を構成する４つのスピーカはそれぞれ６０ｍｍ角の圧電スピーカであり、それらの中心から壁面２２の方向へ１０（ｍｍ）離れた場所に誤差検出器が配置されているものとする。また、壁面２２は厚さ０．５（ｍｍ）の鉄板で構成され、遮音仕切は厚さ４（ｍｍ）、高さ８（ｍｍ）、長さ１００（ｍｍ）の樹脂材で構成されているものとする。

図１８から明らかなように、遮音仕切を設けた場合、２つの誤差検出器（制御音が発生しているセルの誤差検出器およびその隣のセルの誤差検出器）の音圧レベル差は、２５０（Ｈｚ）から１（ｋＨｚ）までの広い周波数範囲で大きくなっている。なお、一般的に、図１８に示すゲインが−１０（ｄＢ）よりも小さければ（すなわち、音圧レベル差が１０（ｄＢ）よりも大きければ）、隣のセルへほとんど影響を与えないと考えられる。従って、遮音仕切を設けることによってほぼすべての周波数範囲で隣のセルへの影響をなくすことができると言える。なお、遮音仕切を設けた場合において２００（Ｈｚ）付近で音圧レベル差が小さくなっているのは、２００（Ｈｚ）程度の周波数において壁面２２が共振しているからである。壁面２２が共振する周波数は、セルによって壁面が区切られる大きさや壁面２２の材質等に起因する。一方、遮音仕切がない場合、２つの誤差検出器の音圧レベル差は遮音仕切がある場合に比べて小さくなっている。つまり、遮音仕切がない場合、あるセルの制御音源から発生した制御音が隣接するセルの誤差検出器に混入していることがわかる。

次に、隣のセルからの制御音が誤差検出器に混入する場合における制御部の制御について考える。ここでは、セルＡの制御音源による制御音がセルＢに与える影響を考える。あるセルＢにおいて、誤差検出器の位置での騒音をＮｂ、制御音源から誤差検出器までの伝達関数をＣｂとする。制御部の特性を−１／Ｃｂとすると、制御音源から放射された制御音は、誤差検出器の位置において、
Ｎｂ・（−１／Ｃｂ）・Ｃｂ＝−Ｎｂ
となる。誤差検出器の位置において、騒音と制御音とは互いに干渉し、
Ｎｂ＋（−Ｎｂ）＝０
となる。以上は上述した通りである。ここで、当該セルＢに隣接するセルＡの制御音源を動作させた場合を考える。セルＡの制御音の誤差検出器（セルＢ）への伝搬量をＤａとする。この場合、セルＢの誤差検出器の位置では、騒音と、セルＢの制御音源による制御音と、セルＡの制御音源の制御音とは互いに干渉する。従って、セルＢの誤差検出器の位置における音は、
Ｎｂ＋（−Ｎｂ）＋Ｄａ＝Ｄａ
となる。つまり、セルＡからの制御音の誤差検出器（セルＢ）への伝搬音Ｄａが残留騒音となる。従って、隣接するセルＡの制御音源からの制御音がセルＢの誤差検出器に混入することによって、騒音低減効果が悪化することになる。ここで、残留騒音Ｄａを低減するためには、セルＢの制御部の特性を−（Ｎｂ＋Ｄａ）／Ｃｂとする必要があり、残留騒音を０とした場合に比べて特性が複雑になってしまう。さらに、セルＢの制御音源の制御音はセルＡの誤差検出器にも伝搬することを考慮すると、セルＡおよびセルＢの誤差検出器の双方で良好な騒音低減効果を得ようとすれば、制御部の特性は非常に複雑になってしまう。また、ここでは２つのセルが隣接する場合について示したが、隣接するセルの数が増えれば、制御部の特性がより一層複雑になる。

以上のことから、遮音仕切を設けない場合には、制御部の特性が非常に複雑になり、制御部の設計が困難になる。これに対して、実施の形態２では、遮音仕切を用いることによって、隣接するセルの制御音源から伝搬する制御音を低減している。これによって、制御部の特性は自己のセルの制御音源から誤差検出器までの伝達関数に基づいて設定することができるので、制御部の構成を簡易にすることができる。さらに、残留騒音が少なくなるなるので、良好な騒音低減効果を得ることができる。

以上に説明したように、実施の形態２においては、各筐体と壁面２２との間に騒音低減用の空間が形成され、この空間において騒音が低減される。その結果、壁面２２には騒音が伝搬しないので、壁面２２に面する空間（図１７に示す壁面２２の右側の空間）には、騒音が伝搬しない。従って、図１７に示す遮音パネルを用いることによって騒音を低減することができる。

以上のように、実施の形態２によれば、騒音低減装置を壁面２２に設置することによって、壁面２２によって囲まれる内部の空間における騒音を低減することができるので、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、実施の形態１に係る騒音低減装置は壁面に設けられた孔に設置しなければならないという制限があったのに対して、実施の形態２に係る騒音低減装置はそのような制限がない。従って、実施の形態２に係る騒音低減装置は、実施の形態１と比べて設置が容易であり、実現が容易である。例えば、部屋の壁面に遮音パネルを設置することによって、部屋内に伝搬してくる騒音を低減することができる。

なお、実施の形態２では、誤差検出器から出力される誤差信号に基づいて制御信号を生成するフィードバックシステムを制御部の制御回路として用いる場合について示した。ここで、実施の形態２に係る騒音低減装置に実施の形態１で示したような騒音検出器をさらに設け、騒音検出器と誤差検出器との出力信号に基づいて制御信号を生成する既知のフィードフォワードシステムを制御回路として用いても、良好な騒音低減効果が得られることは言うまでもない。なお、この点については後述する実施の形態３〜５についても同様である。

（実施の形態３）
次に、実施の形態３に係る騒音低減装置について説明する。なお、実施の形態２に係る騒音低減装置では、壁面２２が共振する周波数において遮音仕切の遮音効果が小さくなっていた（図１８参照）。実施の形態３に係る騒音低減装置は、このような周波数においても遮音仕切の遮音効果を向上するものである。

図１９は、実施の形態３に係る騒音低減装置であるセルを並べた場合における断面を示す図である。図１９に示すセル２３は、図１７に示すセル２０が備える構成要素に加えて、支柱２４をさらに備えている。なお、その他の構成要素についてはセル２０と同様であるので、同一の参照符号を付し詳細な説明を省略する。支柱２４は、遮音仕切によって区切られた壁面２２の各部分の中央付近（重心付近）に接続されるように設けられる。

実施の形態３に係る騒音低減装置の動作は、実施の形態２に係る騒音低減装置の動作と同様である。ここで、実施の形態３においては、支柱２４は、壁面２２の振動を抑制する振動抑制手段としての役割を果たす。これによって、壁面２２の振動が低減するので、あるセルからの制御音が壁面２２の振動を経て隣接するセルの誤差検出器に伝搬することを防止することができる。

図２０は、実施の形態３において、支柱を設けることによる隣のセルへの遮音効果を示す図である。図２０は、図１９に示す装置において、あるセルの制御音源から発生する音を当該セルの誤差検出器で検出したレベルと当該セルの隣のセルの誤差検出器で検出したレベルとの差（図２０に示すゲイン）を示す。また、図２０に示す実線は支柱がある場合を示し、点線は支柱がない場合を示す。なお、図２０においては、支柱は、直径５（ｍｍ）の金属棒であり、筐体２１の上面の中心と遮音仕切によって区切られた壁面２２の各部分の中心とを連結するように設置されるものとする。なお、それ以外の条件は、図１８に示す条件と同じである。

図２０に示されるように、振動抑制手段として支柱を設けることによって、振動抑制手段がないときには音圧レベル差が５（ｄＢ）程度しかなかった２００（Ｈｚ）において、２０（ｄＢ）の音圧レベル差を得ることができることがわかる。また、３００（Ｈｚ）〜５５０（Ｈｚ）において支柱を設けない場合に比べて音圧レベル差は減少するものの、１００（Ｈｚ）〜１（ｋＨｚ）の全周波数帯域において少なくとも１０（ｄＢ）の音圧レベル差があることがわかる。

上述したように、実施の形態２に係る騒音低減装置において２００（Ｈｚ）の周波数帯域で隣のセルへの遮音効果が小さくなるのは、あるセルにおいて発生された制御音が壁面２２を介して隣のセルに伝搬することが原因である。詳細に説明すると、実施の形態２では、壁面２２がセルの大きさに分割される（実施の形態２では、１００（ｍｍ）角の正方形に分割される）結果、壁面２２は制御音によって２００（Ｈｚ）前後の周波数で大きく振動することとなる。そして、この振動が周囲の隣接するセルに伝搬し、隣接するセルの誤差検出器では壁面２２からの２次放射による放射音が検出されるのである。なお、このとき、壁面２２において最も振動が大きいのは、各セルの遮音仕切によって区切られた壁面２２の各部分の重心付近である。

一方、実施の形態３では、振動抑制手段によって壁面２２の振動が抑制されるので、周囲への振動の伝搬も低減され、その振動が原因で隣接するセルの誤差検出器に伝搬する音も低減されることになる。その結果、隣のセルへの遮音効果をさらに向上することができるので、騒音低減装置の遮音性能をさらに向上することができる。

また、実施の形態３においては、誤差検出器２を支柱２４に接続することによって、誤差検出器２をセル２３の内部に容易に設置することができる。

なお、実施の形態３では、振動抑制手段として支柱を設置した場合について説明したが、振動抑制手段は必ずしもこのような形態である必要はなく、遮音仕切によって区切られた壁面の各部分の重心付近の振動を抑制する効果が得られるものであればどのような手段であってもよい。例えば、図２１に示すように、錘を振動抑制手段として用いてもよい。図２１は、実施の形態３に係る騒音低減装置の変形例を示す図である。なお、図２１においては、セル１つ分のみを図示している。図２１においては、セル２３は、支柱に代えて錘２５を備えている。錘２５は、遮音仕切によって区切られた壁面２２の各部分の重心付近に設置される。この錘２５よっても、壁面２２の振動を抑制することができ、支柱を設けた場合と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
次に、実施の形態４に係る騒音低減装置について説明する。なお、前述の実施の形態２および３では、壁面の凹凸が原因で、各セルの制御部の特性を一定にすることができないおそれがあった（詳細は後述する）。実施の形態４は、各セルの制御部の特性を一定にすることを可能とし、それによって制御部の設計作業を容易にするものである。

図２２は、実施の形態４に係る騒音低減装置であるセルの断面を示す図である。なお、図２２においては、１つ分のセル２６のみを図示している。図２２において、セル２６は、図１７に示すセル２０が備える構成要素に加えて、膜２７をさらに備えている。なお、その他の構成要素についてはセル２０と同様であるので、同一の参照符号を付し詳細な説明を省略する。膜２７は、セル２６の上面の反対側に設けられる開口部をふさぐように設けられる。この膜２７と、スピーカ１ａ〜１ｄと、筐体２１とによって、閉空間が形成される。

実施の形態４に係る騒音低減装置の動作は、実施の形態２に係る騒音低減装置の動作と同様である。従って、制御音源から誤差検出器までの伝達関数をＣとすれば、制御部３の特性は、上述したように、−１／Ｃとする必要がある。つまり、正確に制御を行うためには、この伝達関数Ｃを正確に把握することが好ましい。

一方、実施の形態２以降において説明したセルを用いて騒音を低減する場合、複数のセルが必要になる。従って、各セルの制御部について上記の伝達関数を調べ、設定する必要がある。ここで、各セルの制御部の伝達関数は、セルの取り付け状態、すなわち、壁面２２の凹凸が原因で、セル毎に異なる特性となる場合がある。

図２３は、膜２７のないセルを壁面に取り付けた場合における伝達関数を示す図である。図２３は、壁面の異なる３箇所（取り付け箇所１〜３）に同一のセルを取り付け、その伝達関数を観測した結果である。セルは同一であるので、本来、伝達関数は同一になるはずであるが、図２３に示す観測結果では、特に７００（Ｈｚ）以下の周波数帯域で大きく異なる特性となっている。これは、壁面２２に凹凸があるために壁面２２と筐体２１との取り付け状態がセル毎に異なってしまうことが原因である。すなわち、壁面２２に凹凸があるために取り付け場所によって筐体２１と壁面２２との間に隙間が生じるからである。この隙間が各セルによって異なるので、スピーカ１ａ〜１ｄと筐体２１と壁面２２とによって構成される空間の密閉度が各セルによって異なることとなり、そのため、スピーカ１ａ〜１ｄによって構成される制御音源のインピーダンスが変化してしまう。以上の理由で、各セルによって伝達関数が異なってしまうのである。

このように伝達関数Ｃがセル毎に異なる場合、セルを壁面２２に取り付けた後、セル毎に伝達関数Ｃを調整しなければならず、設定作業が煩雑になる。また、この場合、すべてのセルについて一定の伝達関数を設定すると、各セルについて正確な伝達関数を設定したことにならず、各セルの制御音源を正確に制御することができない。

そこで、実施の形態４においては、セル２６に膜２７を設けることによって、セル２６の内部に閉空間を形成する。図２４は、膜２７を有するセルを壁面に取り付けた場合における伝達関数を示す図である。図２４は、図２３と同様、壁面の異なる３箇所（取り付け箇所１〜３）に同一のセルを取り付け、その伝達関数を観測した結果である。なお、ここでは、膜２７は、厚さ０．１（ｍｍ）の樹脂フィルムとする。なお、取り付ける面の材質、位置は図２３で示した条件と同一であるとする。図２３では、３つの伝達関数が特に７００（Ｈｚ）以下の周波数帯域で大きく異なっていたのに対して、図２４では、１００（Ｈｚ）〜１（ｋＨｚ）の全ての周波数帯域で３つの伝達関数が類似した特性となっている。これは、膜２７によってセル内に構成される空間の密閉度が一定になったことが理由である。また、当該空間が形成されることによって、筐体２１と壁面２２との取り付け状態が伝達関数に与える影響が低減したことが理由である。

以上のように、実施の形態４によれば、壁面２２と筐体２１との取り付け状態が伝達関数に与える影響が低減されるので、各セルの伝達関数をほぼ一定にすることができる。従って、各セルの制御部において一定の特性を設定することができ、各制御部の設定作業が容易になる。

なお、実施の形態４では膜を用いる場合について説明したが、膜を用いる代わりに、板状の部材や他の形態の部材を用いてセル内の空間の密閉度を一定にしても、実施の形態４と同様の効果が得られることは言うまでもない。すなわち、セル内に閉空間を形成する閉空間形成手段は、膜状の部材であっても板状の部材であっても構わない。

なお、実施の形態４に係る騒音低減装置は、実施の形態４に示す構成に加えて、さらに実施の形態３の構成を備えるようにしてもよい。すなわち、実施の形態４に係る騒音低減装置は、図１９に示す支柱２４または図２１に示す錘２５をさらに備えていてもよい。これによって、実施の形態４において説明した効果に加え、実施の形態３において説明した効果を得ることができる。

（実施の形態５）
次に、実施の形態５に係る騒音低減装置について説明する。なお、実施の形態２〜４においては、制御部３の設置位置は任意であった。これに対して、実施の形態５に係る騒音低減装置は、制御部３の設置位置を特定するものである。

図２５は、実施の形態５に係る騒音低減装置であるセルの断面を示す図である。なお、図２５においては、１つ分のセル２８のみを図示している。実施の形態５に係る騒音低減装置は、実施の形態４に係る騒音低減装置と同様の構成要素を有するが、制御部３がセル２８の内部に設置される点で異なっている。すなわち、制御部３は、スピーカ１ａ〜１ｄと、筐体２１と、膜２７とによって構成される閉空間の内部に配置される。なお、実施の形態５に係る騒音低減装置の動作は、実施の形態４に係る騒音低減装置の動作と同様である。

図２５に示す構成によって、騒音低減装置は次のような利点を有する。すなわち、制御部３は上記閉空間の内部に設置されるので、塵や水滴等から制御部３を保護することができる。実際に使用する際においては、制御部３を塵や水滴等から保護するケースが必要となると考えられるが、実施の形態５によれば、そのようなケースを用意することなく、制御部３の耐候性を向上することができる。さらに、制御部３を閉空間の内部に設置することによって、誤差検出器２と制御部３との設置位置が近接することとなる。そのため、誤差検出器２から出力される誤差信号を制御部３へ入力する間に混入する電気ノイズを低減することができ、より正確な制御を行うことができる。

なお、上記図２５においては、騒音低減装置は膜２７を備える構成であったが、膜２７を備えていない構成であっても上記と同様の効果を得ることができる。また、実施の形態５に係る騒音低減装置は、実施の形態５に示す構成に加えて、さらに実施の形態３の構成を備えるようにしてもよい。これによって、実施の形態５において説明した効果に加え、実施の形態３において説明した効果を得ることができる。

なお、上記実施の形態２〜５においては、セル内部に形成される空間の音を誤差検出器２を用いて検出した。ここで、他の実施の形態においては、セルが接続される壁面の振動を検出することによって音を検出するようにしてもよい。具体的には、振動を検出する振動検出手段をセルが接続される壁面に設置し、振動検出手段の検出結果に基づいて制御部による制御を行うようにしてもよい。また、誤差検出器２を用いる場合であっても、壁面に近接した位置に誤差検出器２を配置することによって、誤差検出器２に振動検出手段の役割を持たせることができる。

（実施の形態６）
次に、実施の形態６に係る騒音低減装置について説明する。実施の形態６に係る騒音低減装置は、実施の形態２〜５とは異なる形態で、実施の形態１の動作原理を応用したものである。

図２６は、実施の形態６に係る騒音低減装置の構成を示す図である。図２６において、騒音低減装置は、制御音源１と、誤差検出器２と、制御部３とを備える。また、騒音低減装置は、騒音を低減する対象となる空間を囲む壁面４に設置され、壁面４における騒音伝搬経路上の孔をふさぐように設置される。以上の点については、実施の形態１と同様である。

実施の形態６が実施の形態１と異なる点は、制御音源１の構成である。図２６において、制御音源１は、ドライバ３５と、膜３６と、基板３７とを備えている。基板３７は、壁面４に接続される。基板３７は、壁面４と別体によって構成されてもよいし、壁面４と一体的に構成（すなわち、壁面４の一部が基板３７の役割を果たす）されてもよい。ドライバ３５は、基板３７に設置される。膜３６は、基板３７に対して騒音源と反対側に設置される。膜３６は、基板３７との間に空気層３８を形成するように配置される。実施の形態６では、膜３６をドライバ３５によって振動させることによって音を放射するスピーカを制御音源１として用いる。

次に、実施の形態６に係る騒音低減装置の動作を説明する。実施の形態６においては、騒音源からの騒音は、制御音源１のドライバ３５および基板３７を透過し膜３６を振動させる。この振動によって壁面４の内部の空間に音が放射され、誤差検出器２に騒音が伝搬する。一方、ドライバ３５が駆動することによって、空気層３８の空気圧が加減圧され、膜３６が振動する。この振動によって壁面４の内部の空間に制御音が放射される。

誤差検出器２および制御部３の動作は、実施の形態１と同様である。すなわち、誤差検出器２は誤差信号を制御部３へ出力する。制御部３は、誤差検出器２からの誤差信号に基づいて、誤差検出器２において検出される騒音ができるだけ小さくなるようにドライバ３５を制御する。

図２６においては、制御部３は、ＦＸフィルタ３１と、ＦＢフィルタ３２と、係数更新器３３と、適応フィルタ３４とを備えている。ＦＸフィルタ３１は、誤差検出器２から出力される誤差信号を入力する。ＦＸフィルタ３１は、ドライバ３５から誤差検出器２までの伝達関数と同等な特性を有する。ＦＢフィルタ３２は、適応フィルタ３４から出力される制御信号を入力する。ＦＢフィルタ３２は、ＦＸフィルタ３１と同様の特性、すなわち、ドライバ３５から誤差検出器２までの伝達関数と同等な特性を有する。係数更新器３３は、誤差検出器２から出力される誤差信号と、ＦＸフィルタ３１から出力される信号とを入力する。適応フィルタ３４は、係数更新器３３から出力される信号と、誤差検出器２から出力される誤差信号とを入力する。そして、入力した信号に基づいて、ドライバ３５に制御信号を出力する。

図２６に示す制御部３においては、誤差検出器２から出力された誤差信号からＦＢフィルタ３２から出力される信号が減算され、減算された結果がＦＸフィルタ３１と係数更新器３３と適応フィルタ３４とに対して出力される。係数更新器３３は、ＦＸフィルタ３１から出力される信号を基準入力として入力する。さらに、係数更新器３３は、ＬＭＳアルゴリズム等によって、基準入力と相関のある誤差入力が常に小さくなるように適応フィルタ３４のフィルタ係数を更新する演算を行う。そして、演算結果に従って適応フィルタ３４のフィルタ係数を更新する。適応フィルタ３４は更新されたフィルタ係数に従って制御信号を生成し、生成した制御信号をドライバ３５へ出力する。ここで、ドライバ３５から誤差検出器２までの伝達関数をＣとした場合、ＦＸフィルタ３１およびＦＢフィルタ３２の特性をＣに設定する。このように設定されたＦＢフィルタ３２によって、一巡信号による発振を生じることなく、適応フィルタ３４を収束させることができる。最終的に、誤差検出器２によって検出される騒音に相当する信号は０に近づき、誤差検出器２を設置した点近傍の騒音が低減されることになる。

なお、図２６においては、制御部３の詳細な構成としてＦＸフィルタ３１、ＦＢフィルタ３２、係数更新器３３、および適応フィルタ３４を用いた構成を示したが、制御部３の構成は、誤差検出器２において検出される音ができるだけ小さくなるようにドライバ３５を制御するものであれば、どのような構成であっても構わない。

以上、実施の形態６に示したように、本発明は、ドライバ３５によって膜３６を振動させる形態のスピーカを制御音源として利用することができる。この場合においても、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。なお、実施の形態６に示すスピーカは、例えばガラス窓を用いた構成とすることができる（後述する実施の形態９参照）。それによって、壁面に設置されても違和感のない騒音低減装置を実現することができる。

次に、実施の形態６のスピーカによって騒音を低減することができることを検証する。図２７および図２８は、実施の形態６における騒音低減効果を検証するために構築した効果検証システムを示す図である。図２７は効果検証システムの垂直断面図であり、図２８は効果検証システムを上方（図２７における上方向）から見たときの平面図を示す。なお、図２７は、図２８に示すＣ−Ｄ断面の断面図である（誤差検出器２ａ〜２ｄは、Ｃ−Ｄ断面上に存在しないが、発明の理解を容易にするために図示している。）。

図２７および図２８に示す効果検証システムは、４つのドライバ３５ａ〜３５ｄと、４つの誤差検出器２ａ〜２ｄと、制御部３と、膜３６と、防音箱３９と、騒音信号源４０と、騒音用スピーカ４１とを備えている。防音箱３９は、側面および底面が遮音性能の高い材料で構成されている。この防音箱３９の上面にドライバ３５ａ〜３５ｄを設置する。さらに、ドライバ３５ａ〜３５ｄが設置された上側に膜３６を設置する。防音箱３９は上面が開口部を有しており、膜３６は、開口部をふさいで防音箱３９の内部が閉空間を形成するように設置される。そして、防音箱３９の底面に設置した騒音用スピーカ４１を騒音信号源４０によって駆動することによって騒音を放射する。４つの誤差検出器２ａ〜２ｄは、ドライバ３５ａ〜３５ｄが設置された防音箱３９の上面を透過する騒音を検出する。制御部３は、４つの誤差検出器２ａ〜２ｄの検出結果に基づいて、４つのドライバ３５ａ〜３５ｄを駆動させることによって、騒音を低減する。

以下、上記の効果検証システムを用いて観測した観測結果を図２９〜図３８に示す。ここで、図２９〜図３５、および図３７は、防音箱３９を横方向から見た（図２７と同じ向きから見た）分布を示す。一方、図３６および図３８は、防音箱３９を上方向から見た（図２８と同じ向きから見た）分布を示す。また、図２９〜図３５、および図３７に分布が示される長方形は、横２９（ｃｍ）×縦３２（ｃｍ）である。一方、図３６および図３８に分布が示される長方形は、横２９（ｃｍ）×縦２９（ｃｍ）である。

図２９は、効果検証システムの上方における騒音（騒音用スピーカ４１によって発生される音）の音圧分布を示す図である。また、図３０は、効果検証システムの上方における騒音の位相分布を示す図である。図２９および図３０では、騒音用スピーカ４１のみを駆動させ、制御音源であるドライバ３５ａ〜３５ｄは駆動させていない。図２９および図３０に示されるように、騒音に関しては音圧および位相の分布の双方共に、効果検証システム上面の中央付近を中心に同心円状の分布が見られる。

図３１は、膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における制御音（ドライバ３５ａ〜３５ｄによって発生される音）の音圧分布を示す図である。図３２は、膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における制御音の位相分布を示す図である。図３１および図３２では、制御音源であるドライバ３５ａ〜３５ｄのみを駆動させ、騒音用スピーカ４１は駆動させていない。図３１および図３２に示されるように、膜３６を設けた場合には、制御音の音圧および位相分布は、騒音の音圧および位相分布と近似した分布が見られる。

図３３は、膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における制御音の音圧分布を示す図である。図３４は、膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における制御音の位相分布を示す図である。図３３および図３４では、制御音源であるドライバ３５ａ〜３５ｄのみを駆動させ、騒音用スピーカ４１は駆動させていない。図３３および図３４から、膜３６を設けない場合には、制御音の音圧および位相分布は、騒音の音圧および位相分布とは異なる分布となることがわかる。

図３５および図３６は、膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における騒音低減効果の分布を示す図である。図３５および図３６は、騒音用スピーカ４１を駆動させるとともに、誤差検出器２ａ〜２ｄで検出される音ができるだけ小さくなるようにドライバ３５ａ〜３５ｄが駆動された場合における騒音低減効果を示す。図３５および図３６から、膜３６を設けた場合には、効果検証システムの上方のほとんどの空間において、１５（ｄＢ）以上の騒音低減効果が得られていることがわかる。

図３７および図３８は、膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における騒音低減効果の分布を示す図である。図３７および図３８は、図３５および図３６と同様、騒音用スピーカ４１を駆動させるとともに、誤差検出器２ａ〜２ｄで検出される音ができるだけ小さくなるようにドライバ３５ａ〜３５ｄが駆動された場合における騒音低減効果を示す。図３７および図３８から、膜３６を設けない場合には、誤差検出器２ａ〜２ｄの近傍でのみしか、十分な騒音低減効果が得られないことがわかる。

以上に示したように、膜３６を設けることによって、誤差検出器の近傍のみならず、より広い範囲で十分な騒音低減効果を得ることができる。

なお、実施の形態６においては、膜３６を用いる構成を説明したが、ドライバによって振動させる振動部材は、透明膜に限らない。振動部材は、基板との間に空気層を有するように、かつ、当該空気層に放射される音によって振動可能なように設置されるものであればよい。例えば、透明な板を膜３６の代わりに用い、弾性体により構成されるサスペンションによって基板と当該板を接続する。このような構成によって、板をドライバによって振動可能とすることができ、板を振動部材として用いることができる。

（実施の形態７）
次に、実施の形態７に係る騒音低減装置について説明する。実施の形態７に係る騒音低減装置は、制御部においてフィードフォワード制御を行うようにしたものである。

図３９は、実施の形態７に係る騒音低減装置の構成を示す図である。図３９において、騒音低減装置は、実施の形態６に係る騒音低減装置の構成要素に加え、騒音検出器１０を備えている。なお、騒音検出器１０は、図１６に示すものと同様である。また、制御部３の構成は、図１６に示す構成と同様である。従って、実施の形態７の詳細な動作の説明は省略する。

以上のように、膜をドライバによって振動させるスピーカを制御音源として用いる場合においても、制御部３においてフィードフォワード制御を行うことが可能である。これによって、ドライバをより正確に制御することができる。また、実施の形態７においても、実施の形態６と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態８）
次に、実施の形態８に係る騒音低減装置について説明する。実施の形態８に係る騒音低減装置は、空間に伝搬する音を膜の振動によって検出するものである。

図４０は、実施の形態８に係る騒音低減装置の構成を示す図である。なお、実施の形態８に係る騒音低減装置の全体構成は、実施の形態６と同様である。従って、図４０では、実施の形態６と相違する部分を主に図示している。図４０において、騒音低減装置は、図２６に示す構成に加えて、背電極４２を備えている。また、騒音低減装置は、誤差検出器２を備えていない。背電極４２は、基板３７において膜３６が位置する側に設置される。

実施の形態８においては、膜３６を帯電させておき、膜３６と背電極４２との間に静電気を蓄えることによってコンデンサーを形成する。なお、実施の形態８においては、膜３６は、ポリプロピレンやテフロン（Ｒ）系、ポリエチレン系等の高分子材料の膜の両面に正負の電荷が永久的に現れるエレクトレット材料を用いることが好ましい。以上のような構成にすることによって、膜３６が振動して膜３６と背電極４２との距離が変化すると、コンデンサーの静電容量が変化し、膜３６の振動を示す信号が制御部３へ出力されることになる。この信号が上記の誤差信号に対応する。以上のように、膜３６の振動を検出することによって、空間に放射される音を検出することが可能である。なお、制御部３やドライバ３５の動作は実施の形態６において説明した動作と同様である。

以上のように、実施の形態８によれば、誤差検出器２によって音の音圧および位相を検出することに代えて、膜３６の振動を検出することによって、空間に放射される音を検出する構成を用いる。この構成によっても、実施の形態６と同様の効果を得ることができる。

また、膜３６の振動自体を検出する構成としては、上記の他に、例えば図４１に示す構成が考えられる。図４１は、実施の形態８に係る騒音低減装置の変形例を示す図である。図４１に示す騒音低減装置では、膜３６の振動を検出して振動信号を出力する変換器４３が用いられる。制御部３は、この振動信号を誤差信号として用いる。この構成によっても、実施の形態６と同様の効果を得ることができる。

また、図４２は、実施の形態８に係る騒音低減装置の他の変形例を示す図である。実施の形態８においても、図４２に示すように、他の実施の形態と同様、騒音検出器１０をさらに備える構成としてもよい。

（実施の形態９）
次に、実施の形態９に係る騒音低減装置について説明する。実施の形態９では、制御音源であるスピーカを、ガラス窓を利用して構成する。これによって、制御音源１を壁面４に設置することによる見た目の違和感を解消する。

図４３は、実施の形態９に係る騒音低減装置の構成を示す図である。図２６において、騒音低減装置は、誤差検出器２と、制御部３と、ドライバ３５と、サッシ４４と、ガラス４５と、透明膜４６とを備えている。サッシ４４は壁面４に取り付けられ、ガラス４５はサッシ４４に取り付けられている。透明膜４６は、ガラス４５に対して騒音源と反対側に配置される。透明膜４６は、ガラス４５との間に空気層４７を形成するように配置される。ドライバ３５は、空気層４７へ音を放射するように、サッシ４４の内部に設置される。

図４３において、ガラス４５およびサッシ４４が図２６に示す基板３７に対応する。また、透明膜４６は図２６に示す膜３６に対応する。従って、実施の形態９においては、ドライバ３５と、サッシ４４と、ガラス４５と、透明膜４６とによって制御音源が構成されている。つまり、制御音源であるスピーカが、ガラス窓を利用して構成されている。実施の形態９のスピーカは、実施の形態６と同様、ドライバ３５が透明膜４６を振動させることによって音を放射することが可能である。また、誤差検出器２および制御部３の動作は実施の形態６と同様である。以上より、実施の形態９に係る騒音低減装置は、実施の形態６に係る騒音低減装置と同様の動作を行うことが可能である。つまり、壁面４に設置されたガラス窓を用いる構成であっても、壁面４の内部において騒音を低減することが可能である。

以上のように、実施の形態９によれば、サッシ４４およびガラス４５を用いてスピーカを構成し、さらに、ドライバ３５をサッシの内部に配置することによって、見た目の違和感をユーザに抱かせずに、騒音低減装置を設置することができる。また、膜は透明であるので、窓ガラスの採光や景観を損なうことがない。

なお、実施の形態９においても、実施の形態７のようなフィードフォワード制御を行うことが可能である。また、実施の形態８のように、誤差検出器２に代えて、膜の振動を検出すること構成としてもよい。

本発明に係る騒音低減装置は、遮音部材として、または壁面を透過する騒音の低減装置等として利用することができる。また、制御点における音を低減する構成であるので、騒音のみならず音声信号であっても低減することが可能である。従って、音響特性調整装置等としても適応が可能である。

本発明の実施の形態１に係る騒音低減装置の構成を示す図 制御音源１の遮音部材としての機能を測定するための装置を示す図 図２に示す装置において測定された挿入損失を示す図 騒音と制御音との波面の近似性を測定するための装置を示す図 図４に示す装置において騒音用スピーカ７を駆動させた場合における観測範囲の音圧分布を示す図 図４に示す装置において制御音源１のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の音圧分布を示す図 図４に示す装置において比較用音源９のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の音圧分布を示す図 図４に示す装置において、騒音用スピーカ７を駆動させた場合における観測範囲の位相分布を示す図 図４に示す装置において制御音源１のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の位相分布を示す図 図４に示す装置において比較用音源９のスピーカを駆動させた場合における観測範囲の位相分布を示す図 図４に示す装置において比較用音源９を用いた場合における騒音低減効果を示す図 図４に示す装置において制御音源１を用いた場合における騒音低減効果を示す図 図４に示す装置において制御音源１を用いた場合における騒音低減効果を示す図 実施の形態１に係る騒音低減装置の変形例を示す図 図１４に示す制御部３の詳細な構成の一例を示す図 実施の形態２に係る騒音低減装置の概観図 図１６に示すセルを並べた場合における断面を示す図 実施の形態２において、遮音仕切を設けることによる隣のセルへの遮音効果を示す図 実施の形態３に係る騒音低減装置であるセルを並べた場合における断面を示す図 実施の形態３において、支柱を設けることによる隣のセルへの遮音効果を示す図 実施の形態３に係る騒音低減装置の変形例を示す図 実施の形態４に係る騒音低減装置であるセルの断面を示す図 膜２７のないセルを壁面に取り付けた場合における伝達関数を示す図 膜２７を有するセルを壁面に取り付けた場合における伝達関数を示す図 実施の形態５に係る騒音低減装置であるセルの断面を示す図 実施の形態６に係る騒音低減装置の構成を示す図 実施の形態６における騒音低減効果を検証するために構築した効果検証システムを示す図 実施の形態６における騒音低減効果を検証するために構築した効果検証システムを示す図 効果検証システムの上方における騒音の音圧分布を示す図 効果検証システムの上方における騒音の位相分布を示す図 膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における制御音の音圧分布を示す図 膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における制御音の位相分布を示す図 膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における制御音の音圧分布を示す図 膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における制御音の位相分布を示す図 膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における騒音低減効果の分布を示す図 膜３６を設けた場合における、効果検証システムの上方における騒音低減効果の分布を示す図 膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における騒音低減効果の分布を示す図 膜３６を設けない場合における、効果検証システムの上方における騒音低減効果の分布を示す図 実施の形態７に係る騒音低減装置の構成を示す図 実施の形態８に係る騒音低減装置の構成を示す図 実施の形態８に係る騒音低減装置の変形例を示す図 実施の形態８に係る騒音低減装置の他の変形例を示す図 実施の形態９に係る騒音低減装置の構成を示す図 従来の遮音壁に用いられる復号遮音材を示す図 従来の騒音低減装置の一例を示す図 従来の騒音低減装置の他の例を示す図 図４６に示すセル９２の詳細な構成を示す図

符号の説明

１ 制御音源
２ 誤差検出器
３ 制御部
４ 壁面
２０ セル
２１ 筐体
２４ 支柱
２５ 錘
２７，３６ 膜
３５ ドライバ
３７ 基板

Claims (14)

1. 所定の空間内へ外部の騒音源から伝搬してくる騒音を低減する騒音低減装置であって、
   前記所定の空間の内外を分ける壁面に、騒音が伝搬してくる経路をふさぐように取り付けられ、かつ、前記壁面に対して前記所定の空間内へ音を放射するスピーカで構成される制御音源と、
   前記騒音源から前記制御音源を介して伝搬してくる音を検出する音検出部と、
   前記音検出部の検出結果に基づいて、当該音検出部によって検出される音ができるだけ
   小さくなるように、前記制御音源に音を放射させる制御部とを備える、騒音低減装置。
2. 前記壁面に対して前記騒音源が存在する側に設置され、前記壁面との間に騒音低減用の
   空間を形成する筐体をさらに備え、
   前記制御音源は、前記筐体によって前記壁面に取り付けられ、
   前記音検出部は、前記騒音低減用の空間内に配置され、
   前記制御音源は、前記騒音低減用の空間内へ音を放射する、請求項１に記載の騒音低減
   装置。
3. 前記筐体は複数であり、互いに隣接して壁面に設置され、
   前記壁面のうち、各前記筐体によって前記騒音低減用の空間に分けられた各部分におけ
   る重心位置の振動を抑制する振動抑制部をさらに備える、請求項２に記載の騒音低減装置
   。
4. 前記振動抑制部は、前記筐体と前記壁面とを接続する支柱である、請求項３に記載の騒
   音低減装置。
5. 前記音検出部は、前記支柱に接続される、請求項４に記載の騒音低減装置。
6. 前記振動抑制部は、前記重心位置に設置された錘である、請求項３に記載の騒音低減装
   置。
7. 前記筐体に接続され、前記騒音低減用の空間を閉空間にする膜をさらに備える、請求項
   ２に記載の騒音低減装置。
8. 前記制御部は、前記騒音低減用の空間の内部に配置される、請求項２に記載の騒音低減
   装置。
9. 前記所定の空間の外部に設置され、騒音を検出する騒音検出部をさらに備え、
   前記制御部は、前記音検出部および前記騒音検出部の検出結果に基づいて、前記制御音
   源を制御する、請求項１に記載の騒音低減装置。
10. 前記制御音源は圧電スピーカである、請求項１に記載の騒音低減装置。
11. 前記壁面には孔が設けられており、
    前記制御音源は、
    前記孔をふさぐように前記壁面に接続される基板と、
    前記基板との間に空気層を有するように、かつ、当該空気層に放射される音によって
    振動可能なように、前記基板に対して前記所定の空間が存在する側に配置される振動部材
    と、
    前記空気層に音を放射するドライバとを含み、
    前記制御部は、制御信号によって前記ドライバに音を放射させる、請求項１に記載の騒
    音低減装置。
12. 前記音検出部は、前記所定の空間内に配置され、当該所定の空間内へ伝搬してくる音の
    音圧および位相を検出することによって当該音を検出する、請求項１１に記載の騒音低減
    装置。
13. 前記音検出部は、前記振動部材の振動を検知することによって前記所定の空間内へ伝搬
    してくる音を検出する、請求項１１に記載の騒音低減装置。
14. 前記基板および前記振動部材は、透明な材料によって構成される、請求項１１に記載の
    騒音低減装置。

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