JP5191424B2

JP5191424B2 - 風車用騒音低減システム

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Publication number: JP5191424B2
Application number: JP2009061871A
Authority: JP
Inventors: 立美中島; 和憲鈴木; 豊広松尾; 淳羽場崎
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2013-05-08
Anticipated expiration: 2029-03-13
Also published as: JP2010216308A

Description

本発明は、風車用騒音低減システムに係り、特に、能動制御により風車からの騒音を低減する風車用騒音低減システムに関する。

近年、世界的に温暖化対策の必要性が叫ばれている中で、我が国は京都議定書の削減目標の達成が危ぶまれ、温室効果ガスの削減対策は、喫緊の課題である。特に事務所ビルや商業施設等の民生業務部門から排出されるＣＯ２は増加しており、削減に向けた対策を早急に強化する必要がある。その対策の一つとして、大型の風力発電装置の設置が急速に増えており、今後も多数の設置が予定されている。

このような状況の中で、大型風車から発生する低周波音や２０Ｈｚ以下の超低周波音が健康や精神的な被害の原因とされ、問題視されている。

そこで、翼の形状を工夫したり、翼を傾けることで支柱と翼との間で発生する渦の発生を少なくしたり、発電機のギアをなくしたりするなど、多くの開発が行われている。例えば、風の力を受けて回転するブレードの騒音を測定し、測定された騒音の値によりブレードのピッチ角を制御する風車装置が知られている（特許文献１）。

特開２００４−２９３５２７号公報

しかしながら、上記の翼を傾ける技術では、翼を傾けることにより、発電効率を低下させてしまう、という問題がある。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる風車用騒音低減システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために第１の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より外側に配置され、前記風車と反対側に制御音を放音するスピーカと、前記翼より内側の前記タワーの周囲を移動可能であって、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間の位置に前記マイクロホンを移動させるマイクロホン移動制御手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記生成手段で生成された低減信号を前記スピーカに入力する入力手段とを含んで構成されている。

第１の発明によれば、マイクロホン移動制御手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間の位置にマイクロホンを移動させ、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。

そして、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカに対して風車と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成し、入力手段によって、生成手段で生成された低減信号をスピーカに入力する。スピーカによって、風車と反対側に制御音を放音する。

このように、風車の翼の回転軸方向に応じて、マイクロホンを移動させて騒音を集音すると共に騒音を低減するための低減信号を生成して、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。

第２の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より外側に配置され、前記風車と反対側に制御音を放音するスピーカと、前記風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより前記翼と前記タワーとの間の位置に設けられ、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記生成手段で生成された低減信号を前記スピーカに入力する入力手段とを含んで構成されている。

第２の発明によれば、マイクロホンが、風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより翼とタワーとの間の位置に設けられ、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。

このように、マイクロホンが風車の翼の回転軸方向の変化に連動して騒音を集音し、風車の翼の回転軸方向に応じて騒音を低減するための低減信号を生成して、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。

第３の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より外側に配置され、前記風車と反対側に制御音を放音するスピーカと、前記翼より内側の前記タワーの周囲に配置され、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間に位置する前記マイクロホンを選択するマイクロホン選択手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記マイクロホン選択手段によって選択された前記マイクロホンからの音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記生成手段で生成された低減信号を前記スピーカに入力する入力手段とを含んで構成されている。

第３の発明によれば、マイクロホン選択手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するマイクロホンを選択し、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。

そして、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、マイクロホン選択手段によって選択されたマイクロホンからの音響信号から、スピーカに対して風車と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成し、入力手段によって、生成手段で生成された低減信号をスピーカに入力する。スピーカによって、風車と反対側に制御音を放音する。

このように、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するマイクロホンを選択して騒音を集音すると共に騒音を低減するための低減信号を生成して、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。

第１の発明に係るマイクロホン移動制御手段は、マイクロホンを移動させるためのモータを備え、風車の翼の回転軸方向に応じて、モータの動作を制御することができる。

上記のスピーカは複数であって、複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が騒音の波面に相当するように、低減信号を、騒音の発生箇所と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる複数の遅延手段を更に含み、入力手段は、複数の遅延手段によって遅延した低減信号の各々を複数のスピーカの各々に入力することができる。これによって、風車から放射される騒音を広い範囲で低減することができる。

また、上記の複数の遅延手段の各々は、風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められた遅延時間に基づいて、低減信号を、風車の翼の回転軸方向に対する遅延時間だけ遅延させることができる。

上記のスピーカは複数であって、生成手段は、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、複数のスピーカの各々に対して風車と反対側における騒音を低減するための低減信号を各々生成し、入力手段は、生成手段で生成された低減信号の各々を、複数のスピーカの各々に入力することができる。これによって、風車から放射される騒音を広い範囲で低減することができる。

上記の風車用騒音低減システムは、翼の回転軸方向を検出する方向検出手段を更に含むことができる。

上記の生成手段は、風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められた低減信号の生成方法に基づいて、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカに対して風車と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成することができる。これによって、風車の翼の回転軸方向に応じて低減信号を生成して、風車の翼の回転軸方向が変化しても、騒音を低減することができる。

上記の生成手段は、風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められたフィルタ係数に基づいて、風車の翼の回転軸方向に対するフィルタ係数が設定された逆フィルタを用いて、音響信号に対してフィルタリング処理を行うことにより、低減信号を生成することができる。これによって、風車の翼の回転軸方向に応じて低減信号を生成して、風車の翼の回転軸方向が変化しても、騒音を低減することができる。

上記の風車は、翼によって駆動され、発電を行う発電機を更に備えることができる。これによって、風力による発電効率を低下させずに、発電することができる。

以上説明したように、本発明の風車用騒音低減システムによれば、風車の翼の回転軸方向に応じて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる、という効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る風力発電システムの構成を示す概略図である。（Ａ）センサマイクを設置した様子を示すイメージ図、及び（Ｂ）センサマイクの電気的な接続を説明するための図である。本発明の第１の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。風車からの騒音の分析結果を示すグラフである。本発明の第２の実施の形態に係る風力発電システムのセンサマイクを設置した様子を示すイメージ図である。本発明の第３の実施の形態に係る風力発電システムの構成を示す概略図である。センサマイクを設置した様子を示すイメージ図である。本発明の第３の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。本発明の第４の実施の形態に係る風力発電システムのセンサマイク及びスピーカを設置した様子を示すイメージ図である。本発明の第４の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。本発明の第５の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。風力により発電を行う風力発電システムに本発明を適用した場合を例に説明する。

図１に示すように、第１の実施の形態に係る風力発電システム１０は、風力発電を行う風車１２と、風車１２の翼より内側のタワーの表面付近に設けられ、かつ、風車１２からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するセンサマイク１４と、風車１２の外側に設けられ、かつ、制御点（騒音低減エリア）に向けて放音するスピーカ１６と、制御点に設けられ、かつ、フィードバックするための制御点マイク１８と、センサマイク１４及び制御点マイク１８からの入力に基づいて、騒音を低減するようにスピーカ１６から放音させる騒音低減装置２０とを備えている。

風車１２は、風の力を受けて回転する複数の翼２２と、翼２２が取り付けられたナセル２４と、翼２２及びナセル２４を支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワー２６と、翼２２によって駆動され、発電を行う発電機（図示省略）と、風の向きや風速に応じて翼２２の回転軸方向を変化させる方向変更機構（図示省略）とを備えている。翼２２は例えば３枚であり、また、発電機は、ナセル２４の内部に設けられている。方向変更機構は、常に風向や風速を感知しながら、最適な発電効率となるように、ナセル２４の長さ方向を変更して、翼２２の回転軸方向を変化させる。

図２（Ａ）に示すように、センサマイク１４は、所定の高さ（タワー中間部）にタワー２６を囲うように設けられたセンサマイク回転用リング３０上に設けられている。センサマイク回転用リング３０は、モータ３２の駆動によって回転し、センサマイク回転用リング３０の回転により、センサマイク１４の位置が、翼２２より内側のタワー２６の周囲を移動する。センサマイク回転用リング３０は、図２（Ｂ）に示すように、スリップリング３０Ａ及び２本の電極３０Ｂで構成され、２本の電極３０Ｂがセンサマイク１４に電気的に接続されており、センサマイク１４がどの位置であっても、信号を得ることが可能な構成となっている。なお、翼２２より内側とは、風車方向に応じて変化する翼２２の軌跡より内側（タワー２６側）であることを示す。

スピーカ１６は、風車１２の翼２２より外側であって、風車１２と制御点との間に配置されている。スピーカ１６は、騒音低減装置２０によって低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数（例えば１００Ｈｚ）以下の周波数帯域の制御音を放音するように制御される。なお、翼２２より外側とは、風車方向に応じて変化する翼２２の軌跡より外側（タワー２６と反対側）であることを示す。

図３に示すように、騒音低減装置２０は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６２と、Ｄ／Ａ変換器６２から出力された信号を増幅してスピーカ１６に入力するパワーアンプ４２と、センサマイク１４からの音響信号を増幅するマイクアンプ４４と、マイクアンプ４４から出力される信号に対して、逆フィルタリングをかけて低減信号を生成してＤ／Ａ変換器６２に出力する生成手段としての逆フィルタＤＳＰ４６と、制御点マイク１８からの音響信号を増幅するマイクアンプ４８と、風車１２に設けられた、風車方向（翼２２の回転軸方向あるいはナセル２４の長さ方向）を検出するための風車方向検出部５０からの出力に基づいて、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタを切り替える逆フィルタ切替部５２と、マイクアンプ４４、４８からの音響信号に基づいて風車方向毎の逆フィルタを演算して逆フィルタＤＳＰ４６に設定する逆フィルタ演算部５４と、風車方向検出部５０からの出力に基づいて、モータ３２の回転を制御する回転制御部５７とを備えている。陽解法制御の場合、制御点マイク１８は、逆フィルタを演算するためにインパルス応答を計測する時に必要となるが、制御時は不要であることを明記しておく。ここでいう陽解法とは、騒音源から制御点マイク１８へ直接到達する経路のインパルス応答と、騒音源からの騒音がセンサマイク１４で集音され、騒音低減装置２０を介してスピーカ１６から放音されて制御点マイク１８へ到達する経路のインパルス応答とを事前に計測し、数値計算によりフィルタ係数を演算する方法である。

風車方向検出部５０は、風車１２の制御回路（図示省略）から風車方向を検出している。なお、パワーアンプ４２が、本発明の入力手段の一例であり、回転制御部５７が、マイクロホン移動制御手段の一例である。

逆フィルタＤＳＰ４６は、マイクアンプ４４から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５６と、風車方向毎のフィルタ係数が設定された時不変の逆フィルタ５８と、低減対象の所定の周波数帯域（例えば、１００Ｈｚ以下）の信号を通過させるようにフィルタリングを行うバンドパスフィルタ６０とを備えている。逆フィルタ５８のフィルタ係数は、風車方向毎に、逆フィルタ演算部５４によって例えば陽解法によって算出される。逆フィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換器５６から出力された信号に対して、検出された風車方向に対応するフィルタ係数が設定された逆フィルタを用いたフィルタリング処理を行うことにより、スピーカ１６より外側において同振幅かつ逆相となる信号が出力される。なお、Ａ／Ｄ変換器５６の前段と、Ｄ／Ａ変換器６２の後段とには、アンチエイリアス用のローパスフィルタ（図示省略）が設けられている。

逆フィルタ演算部５４は、３６０°の風車方向を例えば８分割した８方向毎にフィルタ係数を算出して、逆フィルタ５８内のメモリ（図示省略）に記憶させる。

逆フィルタ切替部５２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向を含む上記８方向の何れかに対応するフィルタ係数を用いるように、逆フィルタ５８に設定されるフィルタ係数を切り替える。

ここで、低減対象の風車からの騒音について説明する。

風車からの発生騒音は以下の表１に示すように主に４つ存在する。

ただし、Ｆは周波数（Ｈｚ）であり、ｍ＝１,２,３・・・である。また、ｎは翼回転数（ｒｐｍ）であり、Ｚは翼の枚数である。

第１に、発電機を高速に回すためにローターと発電機との間にギアが使われる場合には、ナセル内の発電機から機械音が発生する。これに対し、風車のナセルにおいて、ギアを使わないことにより、発生音は聴感上ほとんど気にならないレベルになる。

第２に、大型風車の翼の先端は、相対速度が２００ｋｍ／ｈ以上にもなることから、翼の風切音として、主に高音域で「シュー」という音が発生する。これに対し、翼の形状を工夫することによってかなり静かになる。また、高音域の音は、風車の近傍では気になるが、風車から数１００ｍ離れると空気吸収減衰により減衰するので、聴感上は気にならないレベルになる。

第３に、翼がタワーを横切るタイミングで、空力干渉騒音が発生する。翼とタワーとの間がこの騒音の騒音源であると考えられる。アップウインドウ型では、ダウンウインドウ型よりも発生騒音が小さいことから、最近では、アップウインドウ型の風車が主流になりつつある。ただし、アップウインドウ型でもこの騒音が全く発生しないというわけではなく、低音域の音が発生している。この低音域の音は、空気吸収減衰しにくく、遠距離においてもあまり音が低減しないため、騒音問題になりやすい。

第４に、翼の回転により空気に衝撃を与えることによって、超低周波音が発生する。大型風車の場合の基本周波数は１Ｈｚ以下になり、その倍音成分も発生する。ただし、聴感的には聞こえないとされる２０Ｈｚ以下の超低周数波音であるため、騒音問題になりにくい。

以上のことから、聴感上問題となりやすく、対策が困難な騒音は、翼がタワーを横切る時に発生する空力干渉騒音であり、本発明では、この騒音を低減対象とする。

また、大型風車からの発生騒音の特徴について説明する。直径約７０ｍの翼を持つ２０００ＫＷ級の大型風車から発生する騒音を、水平距離で約３０ｍ離れた地面上の場所において低周波騒音計で録音した。録音結果を分析し、ＡＰ（オールパス）、及び中心周波数２０〜４０Ｈｚの１／３オクターブバンド中心周波数のみを取り出すと、図４に示す分析結果が得られた。

上記図４の波形から、特に、２５、３１．５、４０Ｈｚ付近のレベルが、約１秒毎に変動していることが分かる。例えば、２５Ｈｚ帯域では、１秒毎に６５ｄＢ前後のほぼ同じようなレベルが繰り返されている。このときの風車は、ほぼ定常運転状態で回転数はほぼ一定であり、１回転に３秒かかっている。翼が支柱を交差する時間間隔は約１秒となり、レベル波形の時間変動の周期と一致していることが分かる。

次にセンサマイク１４の位置について説明する。風向きが一定で変わらない場合には、センサマイク１４の位置を固定しても問題無いが、風車の方向変更機構は、風向や風速を感知しながら、常に最適な発電効率となるようにナセル２４の向きを変えることから、低減対象の騒音源の位置が時間とともに変動する。

そこで、回転制御部５７によって、風車方向検出部５０によって検出された風車方向に基づいて、図２（Ａ）に示すように、翼２２とタワー２６との間（ナセル２４の下方）にセンサマイク１４が位置するように、モータ３２の回転を制御する。

逆フィルタ演算部５４は、風車方向毎に、逆フィルタ５８のフィルタ係数ｗ（ｔ）を、例えば陽解法によって、以下のように算出する。

まず、回転制御部５７によって騒音源近傍に設置したセンサマイク１４に入る騒音源からの騒音ｘ（ｔ）と、騒音源から制御点に到達し制御点マイク１８により集音された騒音ｙｓ（ｔ）との相互相関関数ｈｓ（ｔ）を測定する。また、センサマイク１４に入る騒音源からの騒音ｘ（ｔ）と、逆フィルタのフィルタ係数をｗ（ｔ）＝δ（ｔ）としてスピーカ１６から放音される制御音ｙｃ（ｔ）との間の相互相関関数ｈｃ（ｔ）を測定する（相互相関法によるインパルスｈ（ｔ）の測定）。

そして、ｈｓ（ｔ）、ｈｃ（ｔ）の伝達関数をＨｓ（ω）、Ｈｃ（ω）として、逆フィルタのフィルタ係数ｗ（ｔ）を、以下の（１）式によって算出する。

ここで、Ｆ^−１は逆フーリエ変換を示す。

次に、第１の実施の形態に係る風力発電システム１０の動作について説明する。まず、制御点に制御点マイク１８が設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、逆フィルタ演算部５４によって、センサマイク１４からの音響信号と、制御点マイク１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。

各風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数が記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０の回転制御部５７によって、検出された風車方向に応じて、モータ３２を回転させて、翼２２とタワー２６との間にセンサマイク１４が位置するように移動させる。

また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。

そして、風車１２の翼２２とタワー２６との間の騒音源から放射された騒音は、センサマイク１４で集音され、マイクアンプ４４で音響信号が増幅されて、逆フィルタＤＳＰ４６に入力される。そして、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換器５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。

このとき、逆フィルタ５８を通すことで、信号の波形が整形されると共に時間移動され、入力信号を逆相にした低減信号が生成されるため、低減信号に基づいてスピーカ１６から放音された制御音により、減音効果を得ることができる。

逆フィルタ５８でフィルタリング処理された低減信号は、バンドパスフィルタ６０に入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、Ｄ／Ａ変換器６２に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、パワーアンプ４２を介して、スピーカ１６に出力される。そして、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波であり、かつ、所定の周波数帯域の音波が、制御音としてスピーカ１６から制御点に向けて放音される。従って、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。

風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって変化後の風車方向が検出され、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。そして、上述したように、スピーカ１６から制御音が放音され、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。

以上説明したように、第１の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車の風車方向に応じてセンサマイクを移動させて騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成して、制御音をスピーカから放音させることにより、低周波音の低減に効果的なアクティブ騒音低減技術を用いて騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。

また、風車からの騒音源の位置の変化に対応して騒音を低減できるため、従来の能動制御で風車からの騒音を低減する場合に比べて、スピーカを風車のタワーの近くに設置することができる。これにより、スピーカの個数が少なくて済むため、システムの規模及びコストを抑えることができる。

また、風車の翼を傾けるなどの従来の騒音低減手法と比較すると、発電効率を下げずに風車からの騒音を低減することができる。

次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第２の実施の形態では、センサマイクの位置が、風車の翼の回転軸方向の変化に連動するように設けられている点が、第１の実施の形態と異なっている。

第２の実施の形態に係る風力発電システムでは、図５に示すように、風車１２のナセル２４から下方に吊るされるようにセンサマイク１４が設けられている。これによって、風車方向が変化しても、常にナセル２４の下方にセンサマイク１４が配置されているため、ナセル２４の長さ方向の変化に連動してセンサマイク１４がタワー２６の周囲を移動し、翼２２とタワー２６との間に常に位置する。また、センサマイク１４は、風車１２の騒音の発生箇所（騒音源）の近傍から騒音を集音して、音響信号を出力する。

なお、第２の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成については、回転制御部を備えていない点以外は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。また、風力発電システムの動作については、モータ制御によりセンサマイクを移動させてない点以外は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。

このように、センサマイクが風車方向の変化に連動して騒音を集音し、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成して、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。

次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第３の実施の形態では、風車のタワーの周囲に、複数のセンサマイクが設けられている点と、センサマイクの位置が固定されている点とが、第１の実施の形態と主に異なっている。

図６に示すように、第３の実施の形態に係る風力発電システム３１０は、風車１２と、風車１２のタワーの表面に設けられた複数のセンサマイク３１４と、スピーカ１６と、制御点マイク１８と、複数のセンサマイク３１４及び制御点マイク１８からの入力に基づいて、騒音を低減するようにスピーカ１６から放音させる騒音低減装置３２０とを備えている。

図７に示すように、センサマイク３１４は、タワー２６の表面に設置されたキャットウォーク（図示省略）上に、タワー２６を囲むように複数設けられている。センサマイク３１４の各々は、等間隔で設置され、設置位置が固定されている。

設置間隔ｄは、以下の式で示されるように低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数ｆの音の波長λの１／２以下とする。
ｄ≦λ／２
例えば、ｆ＝１００ｋＨｚの場合、λ／２＝１．７ｍであるため、１．７ｍ間隔でセンサマイク３１４を設置すればよい。また、支柱の直径を４．３ｍとした場合には、タワーの円周の長さは１３．５ｍであるため、１．７ｍ以下の間隔で８個（＝１３．５／１．７）以上のセンサマイク３１４を設置すればよい。

図８に示すように、騒音低減装置３２０は、Ｄ／Ａ変換器６２と、パワーアンプ４２と、複数のセンサマイク３１４からの音響信号を各々増幅する複数のマイクアンプ３４４と、複数のマイクアンプ３４４から出力される信号の何れかを切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力するマイク切替部３４６と、逆フィルタＤＳＰ４６と、マイクアンプ４８と、逆フィルタ切替部５２と、逆フィルタ演算部５４とを備えている。

マイク切替部３４６は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向に基づいて、上記図７に示すように、翼２２とタワー２６との間に位置するセンサマイク３１４に対応するマイクアンプ３４４から出力される信号に切り替えて、騒音源の近傍に存在するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号を、逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。

例えば、３６０°の風車方向を、センサマイク３１４の個数分に分割し（例えば８分割し）、分割された各方向と、タワー２６の当該方向の表面に位置するセンサマイク３１４とが対応付けられている。マイク切替部３４６は、検出された風車方向に対応付けられたセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。

次に、第３の実施の形態に係る風力発電システム３１０の動作について説明する。まず、制御点に制御点マイク１８が設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、マイク切替部３４６によって、当該風車方向に対応するセンサマイク１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。逆フィルタ演算部５４によって、マイク切替部３４６からの音響信号と、制御点マイク１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。

各風車方向に対する逆フィルタが記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０のマイク切替部３４６によって、検出された風車方向に応じて、対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。

これにより、騒音源の近傍に存在するセンサマイク３１４によって、風車１２の翼２２とタワー２６との間の騒音源から放射された騒音が集音され、マイクアンプ３４４で音響信号が増幅されて、マイク切替部３４６を介して逆フィルタＤＳＰ４６に入力される。

また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタの係数を設定するように切り替える。

そして、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換器５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。

逆フィルタ５８でフィルタリング処理された低減信号は、バンドパスフィルタ６０に入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、Ｄ／Ａ変換器６２に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、パワーアンプ４２を介して、スピーカ１６に出力される。そして、フィルタリング処理された信号に対応する音波が、制御音としてスピーカ１６から制御点に向けて放音され、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。

風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって風車方向が検出され、マイク切替部３４６によって、変化後の風車方向に対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて、逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。そして、上述したように、スピーカ１６から制御音が放音され、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。

以上説明したように、第３の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するセンサマイクを選択して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成して、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。

次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第３の実施の形態と同様の構成となっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第４の実施の形態では、センサマイクが複数設けられている点と、スピーカが複数設けられている点と、風車を中心に全方位の騒音を低減している点とが、第１の実施の形態と主に異なっている。

第４の実施の形態に係る風力発電システムでは、図９に示すように、風車１２のタワー２６のキャットウォーク上に複数のセンサマイク３１４が設けられており、また、風車１２の翼２２より外側に、風車１２を囲むようにして複数のスピーカ４１６が配置されている。また、複数のセンサマイク３１４及び複数のスピーカ４１６は、騒音低減装置４２０に接続されている。

複数のスピーカ４１６の各々は、等間隔で設置され、設置間隔ｄは、以下の式で示されるように低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数ｆの音の波長λの１／２以下とする。
ｄ≦λ／２

例えば、ｆ＝１００Ｈｚの場合、λ／２＝１．７ｍであるため、１．７ｍ間隔で複数のスピーカ４１６を設置すればよい。また、風車から半径ａとなる円状に複数のスピーカ４１６を設置する場合には、以下の式で示されるｎ個以上配置する。
ｎ＝２πａ／（λ／２）

なお、制御点については、騒音源からの音波が球面波伝播することを仮定し、スピーカ４１６に対して風車１２と反対側であれば、どこでもよく、例えば、ある１つの基準のスピーカ４１６（以下、基準スピーカ４１６と称する）の放音方向に制御点を決定し、その制御点に制御点マイク１８を設置する。

図１０に示すように、騒音低減装置４２０は、複数のスピーカ４１６に対して、スピーカ４１６の設置位置に応じて信号を各々遅延させる複数の遅延回路４６０、及びデジタル信号をアナログ信号に変換する複数のＤ／Ａ変換器４６２と、複数のＤ／Ａ変換器４６２から出力された信号を増幅して各スピーカ４１６に入力する複数のパワーアンプ４４２と、マイクアンプ３４４と、マイク切替部３４６と、逆フィルタＤＳＰ４６と、マイクアンプ４８と、逆フィルタ切替部５２と、逆フィルタ演算部５４と、遅延回路４６０で信号を遅延させるときの遅延時間を切り替える遅延時間切替部４５６とを備えている。

騒音低減装置４２０では、ｎ個のスピーカ４１６に対して、遅延回路４６０及びＤ／Ａ変換器４６２の各々がｎ個設けられている。

遅延回路４６０は、複数のスピーカ４１６の仮想音源が風車１２の騒音源を中心とした円状に配列されるように、スピーカ４１６に入力する信号を各々遅延させる。スピーカ４１６の各々に入力される信号の遅延時間は、以下のように予め決定される。

まず、風車方向がある一方向である場合、目視と図面による確認とで、翼２２とタワー２６との間の騒音源の位置（騒音の発生箇所）を特定して、騒音源から基準スピーカ４１６までの距離である半径Ｒを決定する。

そして、基準スピーカ４１６を基準としたときの、対象のスピーカ４１６に対する遅延時間Δを以下の（２）式により算出する。
Δ＝｛Ｄ−Ｒ｝／ｃ・・・（２）

ただし、Ｄは、騒音源（騒音の発生箇所）から対象のスピーカ４１６までの距離である。

上記の（１）式に基づいて、各スピーカ４１６について遅延時間Δを算出し、各スピーカ４１６に対応する遅延回路４６０のメモリ（図示省略）に遅延時間Δを記憶させる。これにより、遅延回路４６０の各々は、算出された遅延時間Δだけ信号を遅延させる。

また、対象のスピーカ４１６に対する遅延時間は、複数の風車方向の各々について、上記と同様に算出され、対応する遅延回路４６０に記憶される。

例えば、３６０°の風車方向を、センサマイク３１４の個数分に分割し（例えば８分割し）、分割された各方向と、タワー２６の当該方向の表面に位置するセンサマイク３１４とが対応付けられている。遅延時間は、センサマイク３１４に対応付けられた各風車方向について算出され、対応する遅延回路４６０のメモリに記憶される。

複数のスピーカ４１６の各々について、対象のスピーカ４１６として上記のように遅延時間が算出されると、それぞれに対応する遅延回路４６０のメモリに、各風車方向に対する遅延時間が記憶される。

遅延時間切替部４５６は、検出された風車方向に対応付けられた遅延時間が各遅延回路４６０に設定されるように切り替える。

次に、第４の実施の形態に係る騒音低減システムの動作について説明する。まず、制御点に制御点マイク１８が設置され、風車方向が分割された８方向の各々であるときに、マイク切替部３４６によって、風車方向に対応するセンサマイク１４からの音響信号を増幅した信号に切り替え、逆フィルタ演算部５４によって、マイク切替部３４６からの音響信号と、制御点マイク１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８に記憶させる。

各風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数が記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０のマイク切替部３４６によって、検出された風車方向に応じて、対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。

また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。遅延時間切替部４５６によって、各遅延回路４６０に対して、検出された風車方向に対応する遅延時間を設定するように各々切り替える。

逆フィルタ５８でフィルタリング処理された低減信号は、バンドパスフィルタ６０に入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、各遅延回路４６０に入力される。各遅延回路４６０では、遅延時間切替部４５６により各々設定された遅延時間だけ信号を遅延させる。

遅延した信号の各々は、対応するＤ／Ａ変換器４６２に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、対応するパワーアンプ４４２を介して、対応するスピーカ４１６に出力される。そして、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波であり、かつ、所定の周波数帯域の音波が、制御音としてスピーカ４１６から放音される。

このとき、制御音は、風車１２の翼２２とタワー２６との間の騒音源を中心とする円状に配列された仮想音源から放音されるため、騒音源から円状に放射される騒音に対応した円状に制御音を放音し、各スピーカ４１６から放音された制御音が合成され、合成された音波が球面音波となる。この波面の包絡面は騒音源からの騒音の波面に相当し、また、制御音が、騒音の逆相となっている。従って、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。

また、風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって風車方向が検出され、マイク切替部３４６によって、変化後の風車方向に対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて、逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタを設定するように切り替える。遅延時間切替部４５６によって、各遅延回路４６０に対して、検出された風車方向に対応する遅延時間を設定するように切り替える。そして、上述したように、スピーカ４１６の各々から制御音が放音され、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。

以上説明したように、第４の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するセンサマイクを選択して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成し、また、風車方向に対応する遅延時間だけ低減信号を各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。

なお、上記の実施の形態では、風車を中心に全方位に対して、騒音を低減する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、複数のエリアを含む一部の方位に対して、騒音を低減するように構成してもよい。この場合には、複数のエリアの各々に対して、スピーカを設置し、各スピーカに対する低減信号を、配置位置に応じて各々遅延させるようにすればよい。

次に、第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第４の実施の形態と同様の構成となっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。

第５の実施の形態では、制御点が複数存在している点が、第４の実施の形態と主に異なっている。

第５の実施の形態に係る風力発電システムでは、複数のセンサマイク３１４及び複数のスピーカ４１６が設けられ、複数のセンサマイク３１４及び複数のスピーカ４１６は、騒音低減装置５２０に接続されている。

複数のスピーカ４１６の各々に対して、当該スピーカ４１６から風車１２と反対側であって、かつ、放音方向に、制御点を決定し、その制御点の各々に制御点マイク５１８が設置される。

図１１に示すように、騒音低減装置５２０は、複数のＤ／Ａ変換器４６２と、複数のパワーアンプ４４２と、マイクアンプ３４４と、マイク切替部３４６と、マイク切替部３４６から出力される信号に対して、各スピーカ４１６に対して、逆フィルタリングをかけて低減信号を各々生成して、対応するＤ／Ａ変換器４６２に出力する逆フィルタＤＳＰ５４６と、複数の制御点マイク５１８からの音響信号を各々増幅する複数のマイクアンプ５４８と、風車方向検出部５０からの出力に基づいて、逆フィルタＤＳＰ５４６の各スピーカ４１６に対応する逆フィルタを各々切り替える逆フィルタ切替部５５２と、マイク切替部３４６から出力された音響信号及び各制御点マイク５１８に対応するマイクアンプ５４８からの音響信号に基づいて、各スピーカ４１６に対して、風車方向毎の逆フィルタのフィルタ係数を各々演算して逆フィルタＤＳＰ５４６に記憶させる逆フィルタ演算部５５４とを備えている。

逆フィルタＤＳＰ５４６には、各スピーカ４１６に対して、マイク切替部３４６から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５５６、風車方向毎のフィルタ係数が記憶された時不変の逆フィルタ５５８、及び低減対象の所定の周波数帯域（例えば、１００Ｈｚ以下）の信号を通過させるようにフィルタリングを行うバンドパスフィルタ５６０が複数設けられている。

逆フィルタ演算部５５４は、各逆フィルタ５５８について、３６０°の風車方向を例えば８分割した８方向毎にフィルタ係数を算出してメモリ（図示省略）に各々記憶させる。

逆フィルタ切替部５５２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向を含む上記８方向の何れかに対応するフィルタ係数に、各逆フィルタ５５８の設定を切り替える。

次に、第５の実施の形態に係る風力発電システムの動作について説明する。まず、各スピーカ４１６に対応する各制御点に制御点マイク５１８が各々設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、マイク切替部３４６によって、当該風車方向に対応するセンサマイク１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。また、逆フィルタ演算部５５４によって、各スピーカ４１６に対して、マイク切替部３４６からの音響信号と、対応する制御点マイク５１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、当該スピーカ４１６に対応する逆フィルタ５５８のメモリに記憶させる。

これによって、複数の逆フィルタ５５８の各々に、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数が各々記憶される。

各風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数が各逆フィルタ５５８に記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０のマイク切替部３４６によって、検出された風車方向に応じて、対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて逆フィルタＤＳＰ５４６に出力する。

また、逆フィルタ切替部５５２によって、逆フィルタＤＳＰ５４６の各逆フィルタ５５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。

そして、逆フィルタＤＳＰ５４６の各逆フィルタ５５８は、対応するＡ／Ｄ変換器５５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。

各逆フィルタ５５８でフィルタリング処理された低減信号は、対応するバンドパスフィルタ５６０に各々入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、対応するＤ／Ａ変換器４６２に各々入力され、Ｄ／Ａ変換されて、対応するパワーアンプ４４２を介して、対応するスピーカ４１６に各々出力される。

このとき、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波であり、かつ、所定の周波数帯域の音波が、制御音として複数のスピーカ４１６から、対応する制御点に向けて各々放音される。従って、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。

また、風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって風車方向が検出され、マイク切替部３４６によって、変化後の風車方向に対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて、逆フィルタＤＳＰ５４６に出力する。また、逆フィルタ切替部５５２によって、逆フィルタＤＳＰ５４６の各逆フィルタ５５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を各々設定するように切り替える。そして、上述したように、スピーカ４１６の各々から制御音が放音され、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。

以上説明したように、第５の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するセンサマイクを選択して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を各々生成して、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。

なお、上記の実施の形態では、風車を中心に全方位に対して、騒音を低減する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、複数のエリアを含む一部の方位に対して、騒音を低減するように構成してもよい。この場合には、複数のエリアの各々に対して、スピーカ及び制御点マイクを設置し、各スピーカに対する低減信号を、それぞれの逆フィルタを用いたフィルタリング処理によって生成すればよい。

また、上記の第４の実施の形態及び第５の実施の形態において、上記第１の実施の形態の技術を適用して、風車のタワーの表面付近に移動可能なセンサマイクを１つだけ設けるようにしてもよい。また、上記第２の実施の形態の技術を適用して、風車のナセルから吊るされたセンサマイクを１つだけ設けるようにしてもよい。

また、上記の第１の実施の形態〜第５の実施の形態では、陽解法に代表される固定逆フィルタ法を用いて、逆フィルタのフィルタ係数を予め算出して、逆フィルタＤＳＰに記憶しておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ｆｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭＳ法に代表される適応フィルタ法を用いて、逆フィルタのフィルタ係数をリアルタイムに算出するようにしてもよい。この場合には、制御点マイクを常時設定しておき、制御点マイクからの音響信号を用いて、リアルタイムに、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を算出して、逆フィルタＤＳＰに設定するようにすればよい。

１０、３１０風力発電システム
１２風車
１４、３１４センサマイク
１６、４１６スピーカ
１８、５１８制御点マイク
２０、３２０、４２０、５２０騒音低減装置
２２翼
２４ナセル
２６タワー
３０センサマイク回転用リング
３２モータ
４２、４４２パワーアンプ
４６、５４６逆フィルタＤＳＰ
５０風車方向検出部
５２、５５２逆フィルタ切替部
５４、５５４逆フィルタ演算部
５７回転制御部
５８、５５８逆フィルタ
３４６マイク切替部
４５６遅延時間切替部
４６０遅延回路

Claims

風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より外側に配置され、前記風車と反対側に制御音を放音するスピーカと、
前記翼より内側の前記タワーの周囲を移動可能であって、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間の位置に前記マイクロホンを移動させるマイクロホン移動制御手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された低減信号を前記スピーカに入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より外側に配置され、前記風車と反対側に制御音を放音するスピーカと、
前記風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより前記翼と前記タワーとの間の位置に設けられ、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された低減信号を前記スピーカに入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より外側に配置され、前記風車と反対側に制御音を放音するスピーカと、
前記翼より内側の前記タワーの周囲に配置され、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間に位置する前記マイクロホンを選択するマイクロホン選択手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記マイクロホン選択手段によって選択された前記マイクロホンからの音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記生成手段で生成された低減信号を前記スピーカに入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
前記マイクロホン移動制御手段は、前記マイクロホンを移動させるためのモータを備え、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記モータの動作を制御する請求項１記載の風車騒音低減システム。
前記スピーカは複数であって、
前記複数のスピーカから放音された制御音の波面の包絡面が前記騒音の波面に相当するように、前記低減信号を、前記騒音の発生箇所と遅延させた低減信号に基づいた制御音を放音する前記複数のスピーカとの距離の各々に応じた時間だけ各々遅延させる複数の遅延手段を更に含み、
前記入力手段は、前記複数の遅延手段によって遅延した低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の風車用騒音低減システム。
前記複数の遅延手段の各々は、前記風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められた遅延時間に基づいて、前記低減信号を、前記風車の翼の回転軸方向に対する遅延時間だけ遅延させる請求項５記載の風車騒音低減システム。
前記スピーカは複数であって、
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記複数のスピーカの各々に対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を各々生成し、
前記入力手段は、前記生成手段で生成された低減信号の各々を、前記複数のスピーカの各々に入力する請求項１〜請求項４の何れか１項記載の風車用騒音低減システム。
前記翼の回転軸方向を検出する方向検出手段を更に含む請求項１〜請求項７の何れか１項記載の風車用騒音低減システム。
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められた前記低減信号の生成方法に基づいて、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカに対して前記風車と反対側における前記騒音を低減するための低減信号を生成する請求項１〜請求項８の何れか１項記載の風車騒音低減システム。
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められたフィルタ係数に基づいて、前記風車の翼の回転軸方向に対するフィルタ係数が設定された逆フィルタを用いて、前記音響信号に対してフィルタリング処理を行うことにより、前記低減信号を生成する請求項９記載の風車騒音低減システム。
前記風車は、翼によって駆動され、発電を行う発電機を更に備えた請求項１〜請求項１０の何れか１項記載の風車騒音低減システム。