JP7413327B2 - 音発生装置及び翼騒音低減装置 - Google Patents

音発生装置及び翼騒音低減装置 Download PDF

Info

Publication number
JP7413327B2
JP7413327B2 JP2021145266A JP2021145266A JP7413327B2 JP 7413327 B2 JP7413327 B2 JP 7413327B2 JP 2021145266 A JP2021145266 A JP 2021145266A JP 2021145266 A JP2021145266 A JP 2021145266A JP 7413327 B2 JP7413327 B2 JP 7413327B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sound
hollow tube
generating device
sound wave
sound generating
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2021145266A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2023038500A (ja
Inventor
達彦 後藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2021145266A priority Critical patent/JP7413327B2/ja
Priority to US17/651,085 priority patent/US11798525B2/en
Publication of JP2023038500A publication Critical patent/JP2023038500A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7413327B2 publication Critical patent/JP7413327B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1781—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions
    • G10K11/17821—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase characterised by the analysis of input or output signals, e.g. frequency range, modes, transfer functions characterised by the analysis of the input signals only
    • G10K11/17823—Reference signals, e.g. ambient acoustic environment
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/18—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound
    • G10K11/22—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound for conducting sound through hollow pipes, e.g. speaking tubes
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/02—Mechanical acoustic impedances; Impedance matching, e.g. by horns; Acoustic resonators
    • G10K11/04—Acoustic filters ; Acoustic resonators
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/172—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using resonance effects
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17857—Geometric disposition, e.g. placement of microphones
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1787—General system configurations
    • G10K11/17879—General system configurations using both a reference signal and an error signal
    • G10K11/17881—General system configurations using both a reference signal and an error signal the reference signal being an acoustic signal, e.g. recorded with a microphone
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K11/00—Methods or devices for transmitting, conducting or directing sound in general; Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/16—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general
    • G10K11/175—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound
    • G10K11/178—Methods or devices for protecting against, or for damping, noise or other acoustic waves in general using interference effects; Masking sound by electro-acoustically regenerating the original acoustic waves in anti-phase
    • G10K11/1785—Methods, e.g. algorithms; Devices
    • G10K11/17853—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter
    • G10K11/17854—Methods, e.g. algorithms; Devices of the filter the filter being an adaptive filter
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/10—Applications
    • G10K2210/121—Rotating machines, e.g. engines, turbines, motors; Periodic or quasi-periodic signals in general
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3026—Feedback
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3027—Feedforward
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3028—Filtering, e.g. Kalman filters or special analogue or digital filters
    • G—PHYSICS
    • G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
    • G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G10K2210/00—Details of active noise control [ANC] covered by G10K11/178 but not provided for in any of its subgroups
    • G10K2210/30—Means
    • G10K2210/301—Computational
    • G10K2210/3044—Phase shift, e.g. complex envelope processing

Description

本発明の実施形態は、音発生装置及び翼騒音低減装置に関する。
翼騒音を低減するために能動的騒音低減手法を用いる場合、動翼の回転軸と同軸的に設置した複数のスピーカを使用して動翼回転モードの模擬を行う。例えば、Ｍ次ロブモードによる騒音を低減する場合には、２Ｍ＋１個以上のスピーカが離散的に配置される。翼騒音低減にスピーカを使用する場合、動翼の周囲にスピーカ設置用の治具が必要となり、個々のスピーカ重量により全体荷重が重くなる。また、スピーカ設置容積により音場や翼の流れが乱されることがある。
特開２０１１－２４４０３０号公報
本発明が解決しようとする課題は、翼騒音低減などの用途に利用可能な音発生装置を提供することである。
一実施形態に係る音発生装置は、らせん中空管及び３個以上の音波供給源を備える。らせん中空管は、全体形状が円環状であり、円周方向にらせん状に延在し、複数の開口を有する。音波供給源は、前記第１のらせん中空管に接続され、前記第１のらせん中空管に音波を供給する。
図１は、実施形態に係る音発生装置を示す斜視図である。 図２は、図１の音発生装置を示す平面図である。 図３は、実施形態に係る音発生装置を示す斜視図である。 図４は、図２に示した音波供給源を示す斜視図である。 図５は、図１の音発生装置の断面図である。 図６は、実施形態に係る音発生装置を示す平面図である。 図７は、図６の音発生装置の断面図である。 図８は、図２に示した音波供給源を駆動する駆動回路の一例を示すブロック図である。 図９は、図２に示した音波供給源を駆動する駆動回路の他の例を示すブロック図である。 図１０は、図１に示した中空管の設計方法を説明する図である。 図１１は、図１に示した中空管の設計方法を説明する図である。 図１２は、実施形態に係るＮ＝４Ｍ配置に使用さ得る駆動回路を示すブロック図である。 図１３Ａは、実施形態に係るＮ＝２Ｍ＋α配置を示す図である。 図１３Ｂは、図１３Ａに示した配置に使用さ得る駆動回路を示すブロック図である。 図１４は、実施形態に係る音波供給源アセンブリを示す斜視図である。 図１５は、実施形態に係る音波供給源アセンブリを示す分解図である。 図１６は、実施形態に係る音波供給源アセンブリを示す分解図である。 図１７は、実施形態に係る音波供給源アセンブリを示す分解図である。 図１８は、実施形態に係る音波供給源アセンブリを示す図である。 図１９は、実施形態に係る音発生装置を示す斜視図である。 図２０は、実施形態に係る音発生装置を示す平面図である。 図２１Ａは、実施形態に係る音発生装置を示す上面図である。 図２１Ｂは、実施形態に係る音発生装置を示す下面図である。 図２２は、実施形態に係る集音装置を示す平面図である。 図２３は、図２２に示した集音装置に含まれる処理回路の一例を示すブロック図である。 図２４は、図２２に示した集音装置に含まれる処理回路の他の例を示すブロック図である。 図２５は、実施形態に係る翼騒音低減装置を示す平面図である。 図２６は、図２５に示した翼騒音低減装置に含まれる制御回路の一例を示すブロック図である。 図２７は、図２５に示した翼騒音低減装置に含まれる制御回路の他の例を示すブロック図である。 図２８は、実施形態に係る音発生装置を示す断面図である。 図２９は、実施形態に係る音発生装置を示す断面図である。 図３０は、実施形態に係る音発生装置の一部を示す側面図である。
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。全図を通して同様の構成要素に同様の符号を付して、重複する説明を省略する。また、個々の構成要素を区別するために、符号に枝番を付している。いくつかの図面では、簡略化のために１又は複数の構成要素の図示を省略している。
実施形態は音を発する音発生装置に関する。実施形態に係る音発生装置は、例えば、翼騒音低減や警告ブザーなどの用途に利用することができる。翼騒音は、ドローンのプロペラやプロペラファンなど、動翼の回転により生じる騒音である。翼騒音は複数のロブモードによる騒音を含む。以下では、音発生装置を翼騒音低減に利用する場合を想定して説明を行う。
図１及び図２は、一実施形態に係る音発生装置１００の構成例を概略的に示している。図１及び図２に示すように、音発生装置１００は、中空管１０２、３個以上の音波供給源１０６、及び円環部材１１０を備える。図２に示す例では、８個の音波供給源１０６－１～１０６－８が設けられている。騒音低減対象がＭ次ロブモードである場合には、２Ｍ＋１個以上の音波供給源１０６が設けられる。音発生装置１００は円環状であり、騒音源としてのファン２００は音発生装置１００の内側に配置されることになる。ファン２００は１又は複数の動翼を含む。
中空管１０２は、全体形状が円環状（リング状）である。中空管１０２は円周方向にらせん状に延在するループ型のらせん中空管である。円周方向はファン２００の回転方向に対応する。中空管１０２の断面は円形であり得る。すなわち、中空管１０２は中空円管であり得る。中空管１０２は、中空管１０２の内部空間と外部空間とを連通する複数の開口１０４を有する。開口１０４はファン２００に対向して設けられている。言い換えると、開口１０４は中空管１０２の内周側に設けられている。
中空管１０２は騒音低減対象となる周波数（具体的には騒音低減対象であるロブモードに対応する周波数）に依存する管路長を有し、それにより、中空管１０２内に励起される空間音場（ロブモード）に対応する固有周波数が騒音低減対象となる周波数と合致する。管路長は中空管１０２の中心軸に沿った寸法を指す。以降では、騒音低減対象であるロブモードを対象ロブモードと称し、騒音低減対象となる周波数を対象周波数と称することもある。固有周波数が対象周波数と合致するとは、固有周波数が対象周波数を中心とし所定の幅を有する周波数範囲内にあることを指す。例えば、対象周波数をｆ［Ｈｚ］とすると、固有周波数は（ｆ－１００）Ｈｚから（ｆ＋１００）Ｈｚまでの周波数範囲内の値に設定される。
円環部材１１０は、中空管１０２を支持する円環状の支持部材である。中空管１０２は円環部材１１０にらせん状に巻回されている。円環部材１１０は中空管であってよい。省スペース化の観点から、音波供給源１０６は円環部材１１０の内部空間に設けられていることが望ましい。なお、音波供給源１０６は円環部材１１０の外部に設けられていてもよい。
図１に示す例では、中空管１０２は、可撓性のある（フレキシブルな）中空管を作製し、中空管を円環部材１１０にらせん状に巻回し、中空管の両端を互いに接合することにより、作製されてよい。代替として、中空管１０２は３Ｄプリンタを使用して作製されてよい。この場合、図３に示すように、円環部材１１０を省略することが可能である。
図１に示す例では、中空管１０２は全体形状が円環状である。代替として、中空管１０２は全体形状が楕円状であってよい。例えば、支持部材が楕円状であり、中空管１０２が当該支持部材にらせん状に巻回される。
音波供給源１０６は、中空管１０２に接続され、中空管１０２に音波を供給する。音波供給源１０６は所定の角度間隔で中空管１０２に配置されている。角度間隔は、円周方向における間隔を指し、中心に対する角度で表される。図２に示す例では、音波供給源１０６－１～１０６－８は４５度間隔で中空管１０２に配置されている。
図４は、音波供給源１０６の一例を概略的に示している。図４に示す例では、音波供給源１０６は、内部空間を有する囲い部１０７、囲い部１０７の内部空間と中空管１０２の内部空間とを連通する接続管１０８、及び囲い部１０７の内部空間に設けられたスピーカ１０９を備える。スピーカ１０９は電気信号を音に変換する変換器である。スピーカ１０９としては、ボイスコイルを備えたスピーカや圧電素子を備えたスピーカなどの小型スピーカを使用することができる。囲い部１０７は、音量アップを図るために、共鳴が発生するように設計されてよい。具体的には、囲い部１０７の寸法は対象周波数に応じて設計されてよい。
図５は、音波供給源１０６が図４に示される構造を有する場合において、図１のＶ－Ｖ線における音発生装置１００の断面を概略的に示している。図５に示すように、スピーカ１０９から発せられた音は接続管１０８を通じて中空管１０２に供給され、それにより、中空管１０２内に対象ロブモードに対応する空間音場が励起される。中空管１０２内に励起された空間音場は開口１０４を通じて中空管１０２から外部空間に出力される。
図５に示した音波供給源１０６の構造は例示に過ぎない。音波供給源１０６としてカナル型イヤホンを使用してもよい。イヤホンはイヤホンのカナル部で中空管１０２に接続される。
図６及び図７に示すように、音発生装置１００は中空管１０２を覆うカバー１１２をさらに備えてよい。図７は図６のＶＩＩ－ＶＩＩ線における音発生装置１００の断面を概略的に示している。カバー１１２は、中空管１０２の複数の開口１０４に対向する複数の開口を有する。中空管１０２は、その複雑な構造により空気の流れを乱し、よって、動翼の流れを乱す。中空管１０２をカバー１１２で覆うことにより、動翼の流れが乱れることを防止することが可能である。カバー１１２は、動翼の流れが乱れることをより効果的に防止するために、ベルマウスの機能を備えてよい。具体的には、カバー１１２は、ファン２００に向かって凸に湾曲した形状を有していてもよい。
中空管１０２及びカバー１１２は一体的に形成されてよい。例えば、中空管１０２及びカバー１１２の組み合わせは、３Ｄプリンタで上側部材及び下側部材を作製し、上側部材又は下側部材に音波供給源１０６を取り付け、上側部材及び下側部材を互いに接合することにより、作製されてよい。上下はファン２００の回転軸に沿って規定される。
音発生装置１００は、音波供給源１０６を制御する制御回路をさらに備える。例えば、制御回路は、音波供給源１０６を駆動するための駆動信号を生成し、駆動信号を音波供給源１０６に送出する。所定の角度間隔だけ離れた２つの音波供給源１０６のための駆動信号間には、対象ロブモードの次数Ｍと所定の角度間隔とに応じた位相差がある。これにより、中空管１０２内に励起される音場が円周方向に回転し、翼騒音のロブモード特性を模擬することが可能となる。音発生装置１００は、対象ロブモードの次数に等しい次数のロブモードを励起するように構成される。例えば、対象ロブモードが４次ロブモードである場合、音発生装置１００は、中空管１０２に４次ロブモードを励起するように構成される。
一例として、制御回路は処理回路及びメモリを備える。処理回路は例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などの汎用プロセッサを含む。メモリは、揮発性メモリ及び不揮発性メモリを含み、制御プログラムなどのデータを記憶する。制御回路について後述する処理の少なくとも一部は、汎用プロセッサが制御プログラムを実行することにより実現され得る。制御回路は、汎用プロセッサに代えて又は追加して、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）などの専用プロセッサを備えてもよい。
図８は、制御回路に含まれる駆動回路１５２の構成例を概略的に示している。図８に示す例では、駆動回路１５２は、駆動信号生成部１６１及び位相シフタ１６２－１～１６２－Ｎを備える。駆動信号生成部１６１は駆動信号を生成する。駆動信号はＮ分岐されて位相シフタ１６２－１～１６２－Ｎに供給される。位相シフタ１６２－ｉは駆動信号に位相シフト－Ｍφｉを適用する。ここで、φｉ＝２π（ｉ－１）／Ｎであり、Ｍはロブモードの次数であり、Ｎは音波供給源１０６の個数である。位相シフタ１６２－ｉにより位相シフト－Ｍφｉが適用された駆動信号は、音波供給源１０６－ｉに送出される。
図９は、制御回路に含まれる駆動回路１５２の他の構成例を概略的に示している。図９に示す例では、駆動回路１５２は、駆動信号生成部１６１及び遅延器１６３－１～１６３－Ｎを備える。駆動信号生成部１６１から出力される駆動信号はＮ分岐されて遅延器１６３－１～１６３－Ｎに供給される。遅延器１６３－ｉは駆動信号を時間Ｍφｉ／２πｆだけ遅延させる。ここで、φｉ＝２π（ｉ－１）／Ｎであり、ｆは駆動信号の周波数である。遅延器１６３－ｉにより時間Ｍφｉ／２πｆだけ遅延された駆動信号は音波供給源１０６－ｉに送出される。
上述した構成を有する音発生装置１００は、対象ロブモードの騒音を低減するための音を発することができる。中空管１０２は内部空間を有するため、装置の軽量化を実現できる。上述したように、中空管１０２は対象周波数に依存する管路長を有する。中空管１０２を単なる円環にする場合、円環の寸法（具体的には半径）が中空管１０２の管路長に比例して大きくなる。中空管１０２をらせん状にすることにより円環の寸法を小さく抑えることができる。よって、装置の小型化を実現できる。
［らせん中空管の設計］
次に、中空管１０２の設計方法について説明する。
図１０は、直径Ｄ１の円柱に直径Ｄ２の円管を巻き付けた場合における円管の管路長を示している。巻き付け数をＮａ、巻き付け角度をθ０とすると、円管の管路長Ｌは下記のように表される。
次に、半径Ｒａの円環形状を有し断面が直径Ｄ１の円形である円環部材に直径Ｄ２の円管を巻き付けることを想定し、一巻きで
進行するとすると、下記式が得られる。
よって、管路長Ｌは下記のように表すことができる。
ただし、円管を円環部材に巻き付けるため補正が必要であり、補正後の管路長Ｌａは下記のようになる。
ここで、αは、補正係数であり、図１１に示すように（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｒａの関数である。
中空管１０２を設計する手順例について説明する。
ステップＡ：対象周波数ｆ及び対象ロブモードの次数Ｍから管路長Ｌａを決定する。
ここで、ｃは音速である。
ステップＢ：円環の半径Ｒａ及び（Ｄ１＋Ｄ２）を決定する。
例えば、半径Ｒａはファン２００の半径を１．１倍したものとする。なお、半径Ｒａはファン２００の半径に近いほど好ましい。（Ｄ１＋Ｄ２）に制約はないが、例えば、（Ｄ１＋Ｄ２）は半径Ｒａの５％から２０％とする（０．０５＜（Ｄ１＋Ｄ２）／Ｒａ＜０．２）。
ステップＣ：巻き付け角度θ０を決定する。
例えば、ステップＡで決定したＬａ及びステップＢで決定したＲａ、（Ｄ１＋Ｄ２）を上記式（３）、（４）に代入することにより巻き付け角度θ０を決定する。
ステップＤ：巻き付け数Ｎａを決定する。
例えば、ステップＡで決定したＬａ、ステップＢで決定したＲａ、（Ｄ１＋Ｄ２）、及びステップＣで決定した巻き付け角度θ０を上記式（２）に代入することによりＮａを求め、求めたＮａを四捨五入することにより巻き付け数Ｎａを決定する。
巻き付け数Ｎａが２Ｍ＋１より小さい場合は、ステップＢに戻り（Ｄ１＋Ｄ２）を変更する。また、求めたＮａ（四捨五入する前のＮａ）の小数部分が０．５に近い場合には、ステップＢに戻り（Ｄ１＋Ｄ２）を変更する。
ステップＥ：円環部材１１０の直径Ｄ１及び中空管１０２の直径Ｄ２を決定する。
例えば、ステップＢで決定した（Ｄ１＋Ｄ２）を分配することにより直径Ｄ１、Ｄ２を決定する。なお、円環部材１１０の内部に音波供給源が配置されることから、直径Ｄ１は小型スピーカが設置できる程度のサイズとする。
以上により、中空管１０２の直径Ｄ２、円環部材１１０の直径Ｄ１、円環の半径Ｒａ、及び巻き付け数Ｎａが対象周波数ｆ及び対象ロブモードの次数Ｍに対して決定される。
設計自由度を高めるために、中空管１０２をらせん状に形成している。例えば、巻き付け数Ｎａにより中空管１０２の管路長Ｌａを調整可能としている。
［開口の設計］
次に、中空管１０２の開口１０４の設計方法について説明する。
各開口１０４が有する中空管１０２の内部空間及び開口１０４の寸法を対象周波数ｆに応じて最適化することにより、ヘルムホルツ共鳴が生じ、発音効率が向上する。開口１０４は、ヘルムホルツ共鳴を利用して音を増幅して出力するヘルムホルツ音孔として機能する。この結果、音波供給源１０６に小型かつ軽量のスピーカを使用することができる。
典型的には、開口１０４はファン２００に対向して設けられる。開口１０４の数は２Ｍ＋１以上の任意数であるが、開口１０４は対称的に配置するものとする。具体的には、開口１０４は等しい角度間隔で配置される。例えば、中空管１０２の１巻きに１つの開口１０４を設置するようにしてよい。この場合、１つの開口１０４が有する空間領域の体積Ｖは下記式で表すことができる。
例えば、２巻きに１つの開口１０４を設置する場合には、１つの開口１０４が有する空間領域の体積Ｖは、上記式（５）に示される体積の２倍になる。３巻きに１つの開口１０４を設置する場合には、１つの開口１０４が有する空間領域の体積Ｖは、上記式（５）に示される体積の３倍になる。
下記式で表される一般的なヘルムホルツ共鳴設計より、開口１０４の半径ａｈ及び高さｔｈを決定する。
ここで、ｔ′ｈは開口端補正後の高さｔｈを示す。高さｔｈは中空管１０２の厚さ（壁厚）に一致する。ｆｈは対象周波数ｆ又はその近傍に設定する。
音発生装置１００は開口１０４の数に応じた離散音源である。開口１０４の数が多いほど、音発生装置１００から発せられる音の特性と翼騒音のロブモード特性との間の類似度が高まる。開口１０４の数は中空管１０２の巻き付け数に依存し、巻き付け数を増やすことで開口１０４の数を増やすことができる。
［音波供給源の配置］
次に、音波供給源１０６の配置について説明する。
音波供給源１０６の配置方法は、Ｎ＝４Ｍ配置及びＮ＝２Ｍ＋α配置を含むが、これらに限定されない。
Ｎ＝４Ｍ配置は、ロブモードの次数Ｍの４倍の個数の音波供給源１０６を配置する手法である。Ｎ＝４Ｍ配置では、音波供給源１０６の数は多くなるが、適用すべき位相シフトが０度、９０度、１８０度、２７０度であるので、１つの９０度位相シフタを用いてロブモードを駆動することが可能である。
ロブモードが２次ロブモードである場合、図２に示す配置はＮ＝４Ｍ配置である。音波供給源１０６－ｉに関する位相シフトは－Ｍφｉであり、φｉ＝２π（ｉ－１）／Ｎである。すなわち、音波供給源１０６－１、１０６－５の各々に関する位相シフトは０度であり、音波供給源１０６－２、１０６－６の各々に関する位相シフトは－９０度であり、音波供給源１０６－３、１０６－７の各々に関する位相シフトは－１８０度であり、音波供給源１０６－４、１０６－８の各々に関する位相シフトは－２７０度である。
図１２は、Ｎ＝４Ｍ配置に使用される駆動回路１５２の一例を概略的に示している。図１２に示す例では、駆動回路１５２は、駆動信号生成部１６１、９０度位相シフタ１７１、及び反転回路１７２、１７３を備える。駆動信号生成部１６１からの駆動信号ｕは三分岐される。第１の分岐駆動信号ｕはそのまま駆動信号ｕ１として出力される。駆動信号ｕ１は、音波供給源１０６－ｉ（ｉはｍｏｄ（ｉ，４）＝１を満たす）に送出される。例えば、駆動信号ｕ１は、音波供給源１０６－１、１０６－５に送出される。第２の分岐駆動信号ｕは、９０度位相シフタ１７１に供給される。９０度位相シフタ１７１は第２の分岐駆動信号に－９０度の位相シフトを適用して駆動信号ｕ２を生成する。駆動信号ｕ２は二分岐される。第１の分岐駆動信号ｕ２は、音波供給源１０６－ｉ（ｉはｍｏｄ（ｉ，４）＝２を満たす）に送出される。例えば、第１の分岐駆動信号ｕ２は音波供給源１０６－２、１０６－６に送出される。第２の分岐駆動信号ｕ２は反転回路１７３に供給される。反転回路１７３は、第２の分岐駆動信号ｕ２を反転して駆動信号ｕ４を生成する。駆動信号ｕ４は音波供給源１０６－ｉ（ｉはｍｏｄ（ｉ，４）＝４を満たす）に送出される。例えば、駆動信号ｕ４は音波供給源１０６－４、１０６－８に送出される。第３の分岐駆動信号ｕは反転回路１７２に供給される。反転回路１７２は、第３の分岐駆動信号ｕを反転して駆動信号ｕ３を生成する。駆動信号ｕ３は、音波供給源１０６－ｉ（ｉはｍｏｄ（ｉ，４）＝３を満たす）に送出される。例えば、駆動信号ｕ３は音波供給源１０６－３、１０６－７に送出される。
このように、Ｎ＝４Ｍ配置では、１つの９０度位相シフタを使用してロブモードを励起することが可能である。
Ｎ＝２Ｍ＋α配置は、ロブモードの次数Ｍの２倍にαを加えた個数の音波供給源１０６を配置する手法である。ここで、αは１以上の整数である。空間エイリアスの観点から、αは３以上であることが望ましい。Ｎ＝２Ｍ＋α配置では、Ｎが３Ｍ以外の偶数である場合、Ｎ／２－１個の位相シフタが必要となる。例えば、ロブモードが７次ロブモードであり、１６個の音波供給源１０６が中空管１０２に配置される場合、７個の位相シフタが必要となる。Ｎが３Ｍである場合は、２個の位相シフタで済む。位相シフタの個数と音波供給源１０６の個数との兼ね合いを考慮して値Ｎを決定する。
図１３Ａは、Ｎ＝２Ｍ＋α配置の一例を概略的に示している。図１３Ａに示す例では、ロブモードは４次ロブモードであり、１２個の音波供給源１０６－１～１０６－１２が３０度間隔で中空管１０２に配置されている。図１３Ａに示す配置はＮ＝３Ｍを満たす。音波供給源１０６－ｉに関する位相シフトは－Ｍφｉであり、φｉ＝２π（ｉ－１）／Ｎである。すなわち、音波供給源１０６－１、１０６－４、１０６－７、１０６－１０の各々に関する位相シフトは０度であり、音波供給源１０６－２、１０６－５、１０６－８、１０６－１１の各々に関する位相シフトは－１２０度であり、音波供給源１０６－３、１０６－６、１０６－９、１０６－１２の各々に関する位相シフトは－２４０度である。
図１３Ｂは、図１３Ａに示した配置に使用される駆動回路１５２の一例を概略的に示している。図１３Ｂに示すように、駆動回路１５２は、駆動信号生成部１６１、１２０度位相シフタ１７４、及び２４０度位相シフタ１７５を備える。駆動信号生成部１６１からの駆動信号ｕは三分岐される。第１の分岐駆動信号ｕはそのまま駆動信号ｕ１として出力される。駆動信号ｕ１は、音波供給源１０６－１、１０６－４、１０６－７、１０６－１０に送出される。第２の分岐駆動信号ｕは、１２０度位相シフタ１７４に供給される。１２０度位相シフタ１７４は第２の分岐駆動信号ｕに－１２０度の位相シフトを適用して駆動信号ｕ２を生成する。駆動信号ｕ２は、音波供給源１０６－２、１０６－５、１０６－８、１０６－１１に送出される。第３の分岐駆動信号ｕは２４０度位相シフタ１７５に供給される。２４０度位相シフタ１７５は第３の分岐駆動信号ｕに－２４０度の位相シフトを適用して駆動信号ｕ３を生成する。駆動信号ｕ３は、音波供給源１０６－３、１０６－６、１０６－９、１０６－１２に送出される。
このように、Ｎ＝３Ｍ配置では、２つの位相シフタを使用してロブモードを励起することが可能である。
Ｍが大きくなると、音波供給源１０６の個数が増える。Ｎ＝３Ｍ配置では、図１３Ａに示した音波供給源１０６－１、１０６－４は同じ音を発する。このため、音波供給源１０６－１、１０６－４は１つのスピーカ１０９により実施することが可能である。
図１４は、実施形態に係るＮ＝３Ｍ配置に使用され得る音波供給源アセンブリ１１６を概略的に示している。図１４に示すように、音波供給源アセンブリ１１６は層１１７－１、１１７－２、１１７－３が積層された３層構造を有する。層１１７－１は図１３Ａに示した音波供給源１０６－１、１０６－４、１０６－７、１０６－１０を含み、層１１７－２は図１３Ａに示した音波供給源１０６－２、１０６－５、１０６－８、１０６－１１を含み、層１１７－３は図１３Ａに示した音波供給源１０６－３、１０６－６、１０６－９、１０６－１２を含む。
図１５は、図１４に示した音波供給源アセンブリ１１６を分解した状態で示している。図１５に示すように、層１１７－１は、囲い部１０７－１、１０７－２、接続管１０８－１、１０８－４、１０８－７、１０８－１０、スピーカ１０９－１、１０９－２を含む。
接続管１０８－１、１０８－４は囲い部１０７－１に設けられ、スピーカ１０９－１は囲い部１０７－１内に配置される。スピーカ１０９－１と接続管１０８－１との間の距離はスピーカ１０９－１と接続管１０８－４との間の距離と等しい。図１３Ａに示した音波供給源１０６－１は、囲い部１０７－１、接続管１０８－１、及びスピーカ１０９－１により実施され、図１３Ａに示した音波供給源１０６－４は、囲い部１０７－１、接続管１０８－４、及びスピーカ１０９－１により実施される。音波供給源１０６－１、１０６－４は囲い部１０７－１及びスピーカ１０９－１を共用する。
接続管１０８－７、１０８－１０は囲い部１０７－２に設けられ、スピーカ１０９－２は囲い部１０７－２内に配置される。スピーカ１０９－２と接続管１０８－７との間の距離はスピーカ１０９－２と接続管１０８－１０との間の距離と等しい。図１３Ａに示した音波供給源１０６－４は、囲い部１０７－２、接続管１０８－７、及びスピーカ１０９－２により実施され、図１３Ａに示した音波供給源１０６－１０は、囲い部１０７－２、接続管１０８－１０、及びスピーカ１０９－２により実施される。音波供給源１０６－４、１０６－１０は囲い部１０７－２及びスピーカ１０９－２を共有する。
層１１７－２は、囲い部１０７－３、１０７－４、接続管１０８－２、１０８－５、１０８－８、１０８－１１、スピーカ１０９－３、１０９－４を含む。
接続管１０８－２、１０８－５は囲い部１０７－３に設けられ、スピーカ１０９－３は囲い部１０７－３内に配置される。図１３Ａに示した音波供給源１０６－２は、囲い部１０７－３、接続管１０８－２、及びスピーカ１０９－３により実施され、図１３Ａに示した音波供給源１０６－５は、囲い部１０７－３、接続管１０８－５、及びスピーカ１０９－３により実施される。音波供給源１０６－２、１０６－５は囲い部１０７－３及びスピーカ１０９－３を共有する。
接続管１０８－８、１０８－１１は囲い部１０７－４に設けられ、スピーカ１０９－４は囲い部１０７－４内に配置される。図１３Ａに示した音波供給源１０６－８は、囲い部１０７－４、接続管１０８－８、及びスピーカ１０９－４により実施され、図１３Ａに示した音波供給源１０６－１１は、囲い部１０７－４、接続管１０８－１１、及びスピーカ１０９－４により実施される。音波供給源１０６－８、１０６－１１は囲い部１０７－４及びスピーカ１０９－４を共有する。
層１１７－３は、囲い部１０７－５、１０７－６、接続管１０８－３、１０８－６、１０８－９、１０８－１２、スピーカ１０９－５、１０９－６を含む。
接続管１０８－３、１０８－６は囲い部１０７－５に設けられ、スピーカ１０９－５は囲い部１０７－５内に配置される。図１３Ａに示した音波供給源１０６－３は、囲い部１０７－５、接続管１０８－３、及びスピーカ１０９－５により実施され、図１３Ａに示した音波供給源１０６－６は、囲い部１０７－５、接続管１０８－６、及びスピーカ１０９－５により実施される。音波供給源１０６－３、１０６－６は囲い部１０７－５及びスピーカ１０９－５を共有する。
接続管１０８－９、１０８－１２は囲い部１０７－６に設けられ、スピーカ１０９－６は囲い部１０７－６内に配置される。図１３Ａに示した音波供給源１０６－９は、囲い部１０７－６、接続管１０８－９、及びスピーカ１０９－６により実施され、図１３Ａに示した音波供給源１０６－１２は、囲い部１０７－６、接続管１０８－１２、及びスピーカ１０９－６により実施される。音波供給源１０６－９、１０６－１２は囲い部１０７－６及びスピーカ１０９－６を共有する。
このように、１２個の音波供給源１０６－１～１０６－１２は６個のスピーカ１０９－１～１０９－６により実施される。
Ｍ＝６、Ｎ＝１８である場合にも、図１６に示すように、１８個の音波供給源１０６は９個のスピーカ１０９により実施することが可能である。Ｍ＝８、Ｎ＝２４である場合にも、図１７に示すように、２４個の音波供給源１０６は１２個のスピーカ１０９により実施することが可能である。
図１５から図１７に示した構成は例示に過ぎない。図１８に示すように、１対の音波供給源１０６はスピーカ１０９及び２本のチューブ１１４により実施されてもよい。２本のチューブ１１４は同一の長さを有する。
［二重らせん構造］
図１に示す例では、音発生装置１００は１つの中空管１０２を備える。音発生装置１００は２つの中空管１０２を備えていてもよい。
図１９は、一実施形態に係る音発生装置１００を概略的に示している。図１９に示すように、音発生装置１００は、中空管１０２－１、１０２－２及び音波供給源１０６（図１９には図示せず）を備える。図１９において、中空管１０２－１、１０２－２を区別するために、中空管１０２－１は実線で示され、中空管１０２－２は破線で示されている。
中空管１０２－１、１０２－２は二重らせん構造を有する。中空管１０２－１は複数の開口１０４－１を有し、これらの開口１０４－１は中空管１０２－１の内周側に設けられている。中空管１０２－２は複数の開口１０４－２を有し、これらの開口１０４－２は中空管１０２－１の外周側に設けられている。
音波供給源１０６は中空管１０２－１、１０２－２の各々に対して設けられる。ただし、ダイポール音源とする場合、すなわち、中空管１０２－１の音波出力（内向きの音波出力）を中空管１０２－２の音波出力（外向きの音波出力）と同一にする場合には、音波供給源１０６が中空管１０２－１、１０２－２に共有されてよい。
二重らせん構造で中空管１０２－１、１０２－２を設けることにより、スペースを増やさずに、回転音源を増やすことが可能となる。
［開口の位置］
図１に示す例では、開口１０４はファン２００の方向に向けて（中空管１０２－１の内周側に）設けられている。開口１０４は別の方向に向けて設けられていてもよい。
図２０は、一実施形態に係る音発生装置１００を概略的に示している。図２０に示すように、音発生装置１００は、中空管１０２及び音波供給源１０６（図２０には図示せず）を備える。中空管１０２は複数の開口１０４を有し、これらの開口１０４は中空管１０２の上側に設けられている。
図２１Ａ及び図２１Ｂは、一実施形態に係る音発生装置１００を概略的に示す上面図及び下面図である。図２１Ａ及び図２１Ｂに示すように、音発生装置１００は、中空管１０２－１、１０２－２及び音波供給源１０６（図２１Ａ及び図２１Ｂには図示せず）を備える。図２１Ａ及び図２１Ｂにおいて、中空管１０２－１は実線で示され、中空管１０２－２は破線で示されている。中空管１０２－１、１０２－２は二重らせん構造を有する。中空管１０２－１は複数の開口１０４－１を有し、これらの開口１０４－１は図２１Ａに示すように中空管１０２－１の上側に設けられている。中空管１０２－２は複数の開口１０４－２を有し、これらの開口１０４－２は図２１Ｂに示すように中空管１０２－２の下側に設けられている。
［ロブモード分離集音］
ロブモードを分離して集音する方法について説明する。
図２２は、実施形態に係る集音装置３００の一構成例を概略的に示している。図２２に示すように、集音装置３００は、音を電気信号に変換する変換器としてのマイク３０４をＮｂ個備え、マイク３０４は所定の角度間隔で配置されている。図２２に示す例では、集音装置３００は１０個のマイク３０４－１～３０４－１０を備え、マイク３０４－１～３０４－１０は３６度の角度間隔で配置されている。枝番は矢印で示されるロブモードの回転方向と逆方向に沿って順番に付されている。
図２３は、集音装置３００に含まれる処理回路の一例を概略的に示している。図２３に示す例では、処理回路は、Ｍ次ロブモードに関連する信号を抽出するように構成され、Ｎｂ個の位相シフタ３０６－１～３０６－Ｎｂ、加算器３０７、及び利得が１／Ｎｂである増幅器３０８を備える。ここで、Ｎｂはマイク３０４の数を表す。図２３において、信号ｅｉはマイク３０４－ｉの出力信号を示す。位相シフタ３０６－ｉは信号ｅｉに位相シフト－Ｍφｉを適用する。ここでφｉ＝２π（ｉ－１）／Ｎｂである。位相シフタ３０６－１～３０６－Ｎｂの出力信号は加算器３０７で加算され、加算器３０７の出力信号は増幅器３０８で増幅される（１／Ｎｂ倍に低減される）。増幅器３０８の出力信号ｅがＭ次ロブモードに関する信号である。
図２４は、集音装置３００に含まれる処理回路の他の例を概略的に示している。図２４に示す例では、処理回路は、Ｍ次ロブモードに関する信号を抽出するように構成され、Ｎｂ個の遅延器３０９－１～３０９－Ｎｂ、加算器３０７、及び利得が１／Ｎｂである増幅器３０８を備える。遅延器３０９－ｉは信号ｅｉを時間Ｍφｉ／２πｆだけ遅延させる。ここでφｉ＝２π（ｉ－１）／Ｎｂである。遅延器３０９－１～３０９－Ｎｂの出力信号は加算器３０７で加算され、加算器３０７の出力信号は増幅器３０８で増幅される（１／Ｎｂ倍に低減される）。増幅器３０８の出力信号ｅがＭ次ロブモードに関する信号である。
図２３又は図２４に示される処理回路を複数用意することで、複数のロブモードを分離することが可能である。
Ｍ次ロブモードに関する信号を抽出する場合には、３Ｍ個又は４Ｍ個のマイク３０４を使用することにより位相シフタの数を低減することができる。例えば、等間隔で配置された３Ｍ個のマイク３０４で得られた信号からＭ次ロブモードに関する信号を抽出することは２つの位相シフタを含む処理回路により実行することが可能である。また、等間隔で配置された４Ｍ個のマイク３０４で得られた信号からＭ次ロブモードに関する信号を抽出することは１つの位相シフタを含む処理回路により実行することが可能である。
［翼騒音低減］
次に、実施形態に係る音発生装置を翼騒音低減に適用する例について説明する。
図２５は、一実施形態に係る翼騒音低減装置４００の外観を概略的に示している。図２５に示すように、翼騒音低減装置４００は、音発生装置４０２及び集音装置４０４を備える。音発生装置４０２は図１及び図２に示した音発生装置１００であってよい。音発生装置４０２は、中空管１０２及び音波供給源１０６を備える。集音装置４０４は図２５に示した集音装置３００であってよい。集音装置４０４はマイク３０４を備える。
騒音源としてのファン２００は音発生装置４０２の内側に配置されることになり、マイク３０４は音発生装置４０２の外側に配置される。騒音源が動翼のみであり、且つ、環境反射の影響が低い場合には、マイクは１つでよく、それ以外の場合には、２Ｍ＋１個以上のマイクを使用することが望ましい。
図２６は、翼騒音低減装置４００の制御回路の一例を概略的に示している。図２６に示す例では、制御回路は、フィードフォワード型アクティブノイズコントロール（ＡＮＣ）に基づいている。フィードフォワード型ＡＮＣでは、参照信号として、翼通過パルス信号又は翼駆動電流信号を使用する。翼通過パルス信号は回転翼がある地点を通過するタイミングを記録した信号であり、例えば光学センサを用いて翼のありなしを０／１出力した信号である。翼駆動電流信号はファン２００を駆動するための電流信号である。例えば、翼駆動電流信号はファン２００を回転させるモータに印加する電流信号である。
図２６において、信号ｒは参照信号である。信号ｕは、対象ロブモードによる騒音を低減するための制御音を発するために、音波供給源１０６を駆動するための駆動信号である。制御フィルタＫは参照信号ｒを駆動信号ｕに変換する適応フィルタである。駆動信号ｕは、例えば、図８又は図９に示されるような駆動回路１５２を通じて音波供給源１０６に送出される。信号ｅは集音装置４０４により得られる誤差信号である。具体的には、誤差信号ｅは、図２３又は図２４に示されるような処理回路でマイク３０４の出力信号を結合することにより得られる。
信号ｘは、補助信号であり、二次経路特性Ｃを持つフィルタで参照信号ｒを変換することにより得られる。二次経路特性Ｃは騒音が発生していないときの駆動信号ｕから誤差信号ｅまでの伝達特性である。信号ｕｄは、補助信号であり、補助信号ｘを制御フィルタＫで変換することにより得られる信号から駆動信号ｕを二次経路特性Ｃを持つフィルタで変換することにより得られる信号を減算することにより得られる。
制御回路４５２は、誤差信号ｅ及び参照信号ｒに基づいて駆動信号ｕを生成する。ＡＮＣアルゴリズムとしては、通常のＦｉｌｔｅｒｅｄ－Ｘや入力拘束などの既知のＡＮＣアルゴリズムを使用することができる。このため、駆動信号ｕの生成についての詳細な説明は省略する。
通常のＦｉｌｔｅｒｅｄ－Ｘでは、下記の評価関数Ｊ（ｔ）が最小となるように制御フィルタＫを更新する。
ここで、ｅ（ｔ）は時刻ｔにおける誤差信号を表す。
この場合、制御フィルタＫの更新則は下記のように導出される。
ここで、μは最急降下法におけるステップサイズであり、βは任意数値（０より大きい）であり、例えば０．０１などとする。Ｋ（ｔ）は時刻ｔにおける制御フィルタＫを表し、φｘは補助信号ｘの時系列データを表す。制御回路４５２は、上記式（６）の更新則に基づいて制御フィルタＫを更新する。
入力拘束では、下記の評価関数Ｊ（ｔ）が最小となるように制御フィルタＫを更新する。
ここで、αは入力拘束の度合いを決める０から１の変数（０の時拘束なし、１に近づくほど入力拘束大）であり、ｕｄ（ｔ）は時刻ｔにおける補助信号ｕｄを表す。
この場合、制御フィルタＫの更新則は下記のように導出される。
制御回路４５２は、上記式（７）の更新則に基づいて制御フィルタＫを更新する。
図２７は、翼騒音低減装置４００の制御回路４５２の他の例を概略的に示している。図２７に示す例では、制御回路４５２は、フィードバック型ＡＮＣに基づいている。フィードフォワード型ＡＮＣと同様の部分については詳細な説明を省略する。
図２７において、誤差信号ｅは、集音装置４０４により得られる誤差信号をバンドパスフィルタで処理したものである。バンドパスフィルタは対象周波数を含む周波数帯の信号を抽出するように構成される。信号ｒは、誤差信号ｅから駆動信号ｕを二次経路特性Ｃを持つフィルタで変換することにより得られる信号を減算し、得られた信号を所定の時間だけ遅延させることにより、得られる。駆動信号ｕは、制御フィルタＫで信号ｒを変換することにより得られる。信号ｘは、補助信号であり、二次経路特性Ｃを持つフィルタで信号ｒを変換することにより得られる。信号ｕｄは、補助信号であり、補助信号ｘを制御フィルタＫで変換することにより得られる信号から駆動信号ｕを二次経路特性Ｃを持つフィルタで変換することにより得られる信号を減算することにより得られる。
制御回路４５２は、上記式（６）又は式（７）の更新則に基づいて制御フィルタＫを更新する。
音発生装置４０２及び／又は集音装置４０４において遅延器で信号を遅延させることにより信号間の位相差を得る場合、対象周波数が変化するたびに、遅延時間を設定し直す必要がある。さらに、遅延時間を変えると二次経路特性が変化するため、二次経路特性の変化を推定する必要がある。推定は、演算、データベース抽出、又はオンライン推定により実施され得る。
これに対して、音発生装置４０２及び集音装置４０４の各々において位相シフタで信号に位相シフトを適用することにより信号間の位相差を得る場合、対象周波数が変化しても、位相シフト量を設定し直す必要がない。よって、煩雑な処理が不要となる。さらに二次経路特性は変化しないので、複雑なＡＮＣアルゴリズムの使用を回避できる。オンライン推定を適用することが困難なフィードバック型ＡＮＣにおいて利点が大きい。
翼騒音の周波数ｆｉは下記式のように表すことができる。
ｆｉ＝ＢｘΩ／２π
ここで、Ｂは翼枚数であり、Ωは翼回転速度［ｒａｄ／ｓ］であり、ｘはロブモードの次数である。
翼が動翼のみを有する場合、１つの周波数ｆｉに対して１つのロブモードがある。翼が動翼及び静翼を有する場合、１つの周波数ｆｉに対してＭ０個のロブモードがある。ここで、Ｍ０＝Ｂｘ－ｐＶであり、Ｖは静翼枚数であり、ｐは整数である。
よって、翼騒音は多数のロブモードによる騒音を含む。
モード分離は周波数分離で実行されるため、翼が動翼のみを有する場合にはマイクは１個でよい。しかしながら、実環境では、環境反射の影響がある。このため、２Ｍ＋１個以上のマイクを使用したモード分離処理が必要となる。
Ｌ個のロブモード（ｆｉ，Ｍｉ）を駆動する場合、翼騒音低減装置４００は、Ｌ個の音発生装置４０２及びＬ個の制御回路を備える。ここで、Ｌは２以上の整数である。ロブモード（ｆｉ，Ｍｉ）は周波数がｆｉであるＭｉ次ロブモードを表す。例えば、音発生装置４０２の各々は対象周波数ｆｉに依存する管路長を有する中空管１０２を備える。制御回路の各々は図２６又は図２７に示した制御回路であってよい。各制御回路に入力する誤差信号はそれに対応するロブモード（ｆｉ，Ｍｉ）に関する信号とする。
［パッシブ吸音器］
実施形態に係る翼騒音低減装置は、音発生装置とともにパッシブ吸音器を使用してもよい。
図２８は、実施形態に係る翼騒音低減装置４１０を概略的に示している。図２８に示すように、翼騒音低減装置４１０は、音発生装置４１１－１、４１１－２、４１１－３、４１１－４、パッシブ吸音器４１２、及びカバー４１４を備える。カバー４１４は、ファン２００に含まれる動翼の流れが乱れることを防止するために、音発生装置４１１－１、４１１－２、４１１－３、４１１－４及びパッシブ吸音器４１２を覆う。
音発生装置４１１－１、４１１－２、４１１－３、４１１－４の各々は例えば図１及び図２に示した音発生装置１００と同様の構成を有することができる。音発生装置４１１－１、４１１－４はロブモード（ｆａ，Ｍａ）を駆動するように構成され、音発生装置４１１－２、４１１－３はロブモード（ｆｂ，Ｍｂ）を駆動するように構成される。
パッシブ吸音器４１２はファン２００を囲むように配置された複数の吸音器４１３を備える。吸音器４１３は各々ヘルムホルツ共鳴器を備える吸音器である。パッシブ吸音器４１２は例えば０次ロブモードの騒音を低減するように構成される。
吸音器４１３としてスリット型の吸音器を使用してもよい。吸音器４１３がスリット型である場合、図２９に示すように、省スペース化のために、吸音器４１３が備えるスリットは湾曲されてよい。
実施形態に係る音発生装置とパッシブ吸音器の組み合わせを使用することにより、ファン２００による騒音をより効果的に低減することができる。
［変形例］
中空管１０２はらせん中空管に限定されない。図３０は、中心（ファン２００）から見た音発生装置１００の一部を概略的に示している。図３０に示すように、中空管１０２は折り返しで蛇行する中空管であってもよい。折り返し部分で音波の反射が生じるため、カーブの曲率はできる限り小さくする。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
１００…音発生装置、１０２…中空管、１０４…開口、１０６…音波供給源、１０７…囲い部、１０８…接続管、１０９…スピーカ、１１０…円環部材、１１２…カバー、１１４…チューブ、１１６…音波供給源アセンブリ、１５２…駆動回路、１６１…駆動信号生成部、１６２…位相シフタ、１６３…遅延器、１７１，１７４，１７５…位相シフタ、１７２，１７３…反転回路、２００…ファン、３００…集音装置、３０４…マイク、３０６…位相シフタ、３０７…加算器、３０８…増幅器、３０９…遅延器、４００…翼騒音低減装置、４０２…音発生装置、４０４…集音装置、４１０…翼騒音低減装置、４１１…音発生装置、４１２…パッシブ吸音器、４１３…吸音器、４１４…カバー、４５２…制御回路。

Claims (10)

  1. 全体形状が円環状であり、円周方向にらせん状に延在し、複数の開口を有する第１のらせん中空管と、
    前記第１のらせん中空管に接続され、前記第１のらせん中空管に音波を供給する３個以上の音波供給源と、
    を備える音発生装置。
  2. 前記第１のらせん中空管を支持する円環状又は楕円状の支持部材をさらに備え、
    前記第１のらせん中空管は前記支持部材にらせん状に巻回されている、
    請求項１に記載の音発生装置。
  3. 前記３個以上の音波供給源は前記支持部材の内部に設けられている、
    請求項２に記載の音発生装置。
  4. 前記第１のらせん中空管を覆うカバーをさらに備える請求項１乃至３のいずれか１項に記載の音発生装置。
  5. 前記開口はヘルムホルツ共鳴を生じさせる寸法を有する、
    請求項１乃至４のいずれか１項に記載の音発生装置。
  6. 前記３個以上の音波供給源は２Ｍ＋１個以上の音波供給源を含み、Ｍは騒音低減対象であるロブモードの次数を表す、
    請求項１乃至５のいずれか１項に記載の音発生装置。
  7. 前記３個以上の音波供給源は３Ｍ個の音波供給源であり、前記３Ｍ個の音波供給源は３Ｍ／２個のスピーカにより実施される、
    請求項６に記載の音発生装置。
  8. 前記第１のらせん中空管は、騒音低減対象となる周波数に依存する管路長を有する、
    請求項１乃至７のいずれか１項に記載の音発生装置。
  9. 全体形状が円環状であり、前記円周方向にらせん状に延在し、複数の開口を有する第２のらせん中空管をさらに備え、
    前記第１のらせん中空管及び前記第２のらせん中空管は二重らせん構造を有する、
    請求項１乃至８のいずれか１項に記載の音発生装置。
  10. 請求項１乃至９のいずれか１項に記載の音発生装置と、
    音を電気信号に変換する変換器と、
    前記変換器の出力に基づいて前記音波供給源を駆動する制御回路と、
    を備える翼騒音低減装置。
JP2021145266A 2021-09-07 2021-09-07 音発生装置及び翼騒音低減装置 Active JP7413327B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021145266A JP7413327B2 (ja) 2021-09-07 2021-09-07 音発生装置及び翼騒音低減装置
US17/651,085 US11798525B2 (en) 2021-09-07 2022-02-15 Sound emitting apparatus and blade noise reduction apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021145266A JP7413327B2 (ja) 2021-09-07 2021-09-07 音発生装置及び翼騒音低減装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2023038500A JP2023038500A (ja) 2023-03-17
JP7413327B2 true JP7413327B2 (ja) 2024-01-15

Family

ID=85385279

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2021145266A Active JP7413327B2 (ja) 2021-09-07 2021-09-07 音発生装置及び翼騒音低減装置

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11798525B2 (ja)
JP (1) JP7413327B2 (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015179118A (ja) 2014-03-18 2015-10-08 株式会社東芝 スピーカシステム
WO2017169886A1 (ja) 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 音響管および音響再生装置

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3876011B2 (ja) 1995-08-11 2007-01-31 オリエンタルモーター株式会社 ファン装置
JPH10169599A (ja) 1996-12-11 1998-06-23 Oriental Motor Co Ltd ファン装置
JP4195751B2 (ja) 1999-03-25 2008-12-10 オリエンタルモーター株式会社 消音装置
JP2001054181A (ja) 1999-08-09 2001-02-23 Kansai Tlo Kk 膜発音器及び残響調節装置
US7584820B2 (en) * 2004-03-19 2009-09-08 Bose Corporation Acoustic radiating
JP4295238B2 (ja) 2005-04-01 2009-07-15 日本碍子株式会社 圧電音響発生装置
JP5215797B2 (ja) 2008-09-26 2013-06-19 パナソニック株式会社 スピーカー機能付き建築用パネル
JP2011244030A (ja) 2010-05-14 2011-12-01 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 音響再生装置
JP6593741B2 (ja) 2014-04-30 2019-10-23 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スピーカシステム
WO2017068575A1 (en) * 2015-10-21 2017-04-27 Micronoise Ltd Noise reductions device
JPWO2017090311A1 (ja) 2015-11-25 2018-09-06 ソニー株式会社 集音装置
JP6761277B2 (ja) 2016-05-13 2020-09-23 株式会社東芝 スピーカシステム
JP6928791B2 (ja) 2016-06-30 2021-09-01 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 振動ドライバ
JP6503135B1 (ja) 2018-12-19 2019-04-17 英男 大島 弦楽器励振装置および弦楽器励振システム
US11721314B2 (en) * 2020-07-14 2023-08-08 Acoustic Metamaterials LLC Methods and systems for modifying acoustics of a loudspeaker back enclosure using active noise control
JP3231067U (ja) 2020-12-28 2021-03-11 顯 原岡 多機能チューブホン
JP7467377B2 (ja) 2021-03-17 2024-04-15 株式会社東芝 音発生装置及び翼騒音低減装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015179118A (ja) 2014-03-18 2015-10-08 株式会社東芝 スピーカシステム
WO2017169886A1 (ja) 2016-03-31 2017-10-05 ソニー株式会社 音響管および音響再生装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20230070698A1 (en) 2023-03-09
US11798525B2 (en) 2023-10-24
JP2023038500A (ja) 2023-03-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6645991B2 (ja) 動翼騒音低減装置、飛行体及びプログラム
JPH0417519B2 (ja)
JP5085318B2 (ja) 音響装置及び音響装置製造方法
US9394045B2 (en) Propeller sound field modification systems and methods
US11532297B2 (en) Sound emitting apparatus and blade noise reduction apparatus
JP7413327B2 (ja) 音発生装置及び翼騒音低減装置
US20210233506A1 (en) Soundproof structure body
US20190287510A1 (en) Noise reduction apparatus and jet fan
JP2009296153A (ja) 指向性スピーカ
NO171700B (no) Elektroakustisk omvandler uten retningskarakteristikk
US9088849B2 (en) Loudspeaker
JP2011222741A (ja) リアクトル構造
JP2018148340A (ja) 収音装置、及び収音方法
WO2021215079A1 (ja) 制振遮音装置
KR20040079467A (ko) 혼 스피커
JPH06101444A (ja) 能動型消音器
KR102248811B1 (ko) 전극을 포함하는 음파 발생 장치 및 시스템
JP6340427B2 (ja) 複合スピーカ装置
KR102543865B1 (ko) 스피커 장치
RU2716287C1 (ru) Электроакустический преобразователь
JPH09327093A (ja) 圧電スピーカ
Butler et al. Acoustic Radiation from Transducers
JP2016082313A (ja) コンプレッションドライバおよびホーンスピーカ
SU706938A1 (ru) Направленный микрофон
CN116472719A (zh) 具有低频扩展滤波器的音频装置

Legal Events

Date Code Title Description
RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20230105

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230315

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20231025

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20231128

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20231227

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 7413327

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151