JPH04120597A - 能動消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は、騒音源からの音を検出手段にて電気信号に変
換すると共に、この電気信号を演算器により加工した信
号に基づいて制御用発音器を動作させることにより騒音
を消音点で打消すようにした能動消音装置に関する。

（従来の技術） 従来より、例えば冷蔵庫においては、コンプレッサが設
置される機械室からの騒音低減対策として、コンプレッ
サそのものの低騒音化の他に、コンプレッサの振動伝搬
路の振動減衰を図ったり、或は機械室内に吸音材及び遮
音部材を配置することにより、機械室内での吸音量の増
加及び透過損失の増大を図ることが行われている。

ところで、−膜面に冷蔵庫の機械室には、コンプレッサ
の駆動に伴う発熱を外部に逃がｔ必要上から放熱用の開
口部が設けられており、この開口部から外部に騒音が漏
れ出ることになる。

そこで、近年においては、エレクトロニクス応用技術、
特に音響データの処理回路及び音響制御技術などの発展
に伴い、音波の干渉を利用して騒音低減を行うという騒
音の能動消音技術の応用か注目されている。即ち、この
能動消音は、基本的には、騒音源からの音を検出点（コ
ンプレッサに近い位置）に設けた制御用検出手段（例え
ばマイクロホン）にて電気信号に変換すると共に、この
電気信号を演算器により加工した信号に基づいて制御用
発音器（例えばスピーカ）を動作させることにより、そ
の発音器から騒音源からの音とは逆位相で且つ同−波長
及び同一振幅の人工音を発生させ、この人工音と原音と
を干渉させることによって消音点（機械室の開口部）で
原音を減衰させようというものである。

この場合、能動制御を実行するためには、機械室内の音
響特性、或はマイクロホン及びスピーカの特性を測定し
て、その測定結果に基づいて演算器の演算係数を決定す
る必要がある。そこで、斯様な演算係数を決定する方法
として、検出点と消音点との間の音響伝達関数及びスピ
ーカと消音点との間の音響伝達関数に基づいて演算係数
を求めることが行われている。つまり、第４図に示すよ
うに、検出ポイントＳへの到達台をＸ、消音点Ｏへの到
達台をｙ１検出ポイントＳから消音点までの伝達関数を
Ｇ　Ｓｏ、制御用スピーカ１の音発生ポインｌ−Ａから
消音点Ｏまての伝達関数をＧＡＯと定義すると、 ｙ＝ｘφＧＳＯ・・・・・　　（１） ここで、制御用スピーカ１から出力される制御音をａと
定義すると、消音点でｙという音を消音するには、スピ
ーカ１から出力された制御音がＯポイントで−ｙとなる
ことが条件となるので、−ｙ−ａ・ＧＡＯ・・・・・・
　（２）また、消音用フィルタ２の特性をＧとすると、
ａ−ｘ−Ｇ　　・・・・・・　（３） 以上の（１）（２）（３）式により、 Ｇ−−ＧＳＯ／Ｇ＾０ となる。ここで、Ｇ５０−ＧＳＡ−ＧＡＯであるので、
０編−ＧＳＡとなる。

従って、以上の計算により、伝達関数ＧＡＯ及びＧＳＯ
を測定してＧＳＡを求め、そのＧＳＡを逆位相としたも
のをフィルタの演算係数Ｇに設定すればよいことが分る
。尚、フィルタ特性Ｇを求めるには、騒音源から騒音が
発せられていない状態で、制御用スピーカ１から測定用
雑音を出力する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のようにして求めた演算係数Ｇに基づく
能動制御により消音点における騒音を消音させることが
できるものの、気温変化による音速の変化等による環境
変化、或は能動制御を実行するための構成部品の経年変
化による音響伝達特性の変動により、能動制御が効果的
に実行できなくなってしまうことがある。そこで、騒音
源から音が抛せられない状態で、演算係数Ｇの測定を適
宜実行して適正な演算係数Ｇを求めるようにしている。

しかしながら、このような測定用雑音により演算係数Ｇ
を求めようとした場合、第５図に示すように測定用雑音
がスピーカ１から突然発せられるので、能動消音装置の
周囲に居る人はその測定用雑音にびっくりしたり、測定
用雑音を耳障りと感じてしまうという問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は
、能動消音実行用の演算係数を求めるために発せられる
測定用雑音が耳障りとなることを効果的に防止すること
ができる能動消音装置を提供するにある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、騒音源からの音を検出手段にて電気信号に変
換すると共に、この電気信号を演算器により加工した信
号に基づいて制御用発音器を動作させることにより騒音
を消音点で打消すようにしたものであって、消音点にお
ける音を電気信号に変換する補助受音器を設け、騒音源
から騒音が発せられていない状態で制御用発音器から測
定用雑音を発生させる雑音発生手段を設け、この雑音発
生手段の駆動状態で前記検出手段及び補助受音器から出
力される電気信号に基づいて前記演算器の演算係数を決
定する制御装置を設けた上で、前記雑音発生手段によっ
て前記制御用発音器から発せられる１１定用雑音の出力
レベルを徐々に増減させる音量調節手段を設けたもので
ある。

（作用） 騒音源から騒音が発せられていない状態で、雑音発生手
段によって制御用発音器から測定用雑音を発生すると、
制御装置は、検出手段及び補助受音器からの電気信号に
基づいて演算器の演算係数を決定する。そして、騒音源
から騒音が発せられた状態では、検出手段からの電気信
号を演算係数に基づいて信号処理された音が制御用発音
器から発せられ、これにより消音点において騒音が消音
される。

ここで、制御用発音器からＩＩ定用雑音が発せられると
きは、音量調節手段により測定用雑音の出力レベルが徐
々に増減されるので、能動消音装置の周辺に居る人が耳
障りを感じることはない。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して
説明する。

能動消音装置の概略構成を示す第１図において、一端か
開放されたダクト１１内の奥部に騒音源たる例えばコン
プレッサ１２か配設されていると共に、ダクト１１内に
おいてコンプレッサ１２から開口部１３までの間に能動
消音装置１４か配設されている。即ち、コンプレッサ１
２から手前の所定位置に検出手段たるマイクロポン１５
が配設されている。このマイクロホン１５は、コンプレ
ッサ１２からの騒音を受音してその受音に応した電気信
号を制御装置１６に出力する。制御装置１６は演算器及
び雑音発生手段を含んで構成されており、演算器により
マイクロホン１５からの電気信号を信号処理してその演
算信号を出力すると共に、雑音発生手段により所定の信
号レベルの雑音信号（所謂ホワイトノイズ）を出力する
。音量調節手段たる電子ボリューム１７は制御装置１６
からの演算信号及び雑音信号を受けると共にそれらの信
号をダクト１１の開口部１３近傍に配設された制御用発
音器たるスピーカ１８に出力するようになっている。こ
こで、電子ボリューム１７は、制御装置１６によりその
抵抗値が可変されるように設けられている。

ダクト］１の開口部１３の消音点（０ポイント）には補
助受音器たるマイクロホン１９が配設されている。この
マイクロホン１９はダクト１１の開口部１３に到達した
音を受音するもので、その受音に応じた電気信号を制御
装置１６に出力する。

そして、制御装置１６はマイクロホン１５，１９からの
電気信号に基づいて演算器の演算係数を決定するように
なっており、その演算係数に基づいてダクト１１の開口
部１３における能動消音を実行するようになっている。

次に上記構成の作用を制御装置１６の動作に基づいて説
明する。

まず、制御装置１６は、能動消音を実行するために演算
器の演算係数を決定する。即ち、コンプレッサ１２が停
止した状態で、雑音発生手段から所定レベルの雑音信号
を出力する。このとき、制御装置１６は、電子ボリュー
ム１７の抵抗値を最大値に設定しており、その最大値か
ら抵抗値を徐々に低く変更すると共に抵抗値が所定値ま
で低下したところでその抵抗値を維持する。これにより
、第３図に示すようにスピーカ１８に与えられる測定用
雑音用信号の信号レベルが徐々に高まると共に、所定レ
ベルに達したところでそのレベルに維持される。従って
、スピーカ１８からは音量が徐々に高くなる測定用雑音
が発せられると共に、その音量か所定レベルとなったこ
ろでその音量の出力レベルが維持されるので、マイクロ
ホン１５１９からは受音した測定用雑音に応じた電気信
号が出力される。これにより、制御装置１６は、マイク
ロホン１５．１９からの電気信号に基づいてマイクロホ
ン１５から補助マイクロホン１９に至る伝達関数Ｇ　Ｓ
Ｏ，スピーカ１８から補助マイクロホン１９に至る伝達
関数Ｇ＾０を測定する。ここで、従来技術で説明したよ
うに、演算器の演算係数ＧはＧ　−−−Ｇ　Ｓｏ／　Ｇ
　ＡＯ−−Ｇ　ＳＡにより求めることができるので、上
述のように測定したＧＳＯ及びＧＡＯに基づいてＧＳＡ
を求め、そのＧＳＡを逆位相に変換することにより演算
器の演算係数Ｇを設定する。

次に、上述の伝達関数ＧＡＯ（ＧＳＯ）を求める方法に
ついて説明する。

第２図はＧＡＯを求める原理図を示している。この第２
図において、２０はホワイトノイズジェネレータで、こ
れは、インパルス関数で示される測定用雑音信号ｘ　（
ｎ）を出力する。２１はアダプティブ・フィルタで、こ
れは、消音点Ｏに設けられた補助マイクロホン２２から
の応答信号ｄ　（ｎ）と自分自身からの出力応答信号ｙ
　（ｎ）とを比較して、その偏差値ｅ　（ｎ）が最小と
なるように設定する。従って、 ｅ（ｎ）−ｄ　（ｎ）−ｙ　（ｎ） ｙ　（ｎ）　−ｈ　（ｎ）　　・ｘ　（ｎ）となるので
、 ｅ　（ｎ）　＝ｄ　（ｎ）　−ｈ　（ｎ）　　・ｘ　（
ｎ）で表すことができる。ここで、アダプティブ・フィ
ルタはｅ　（ｎ）を最小となるように設定するので、 ｄ　（ｎ）≠ｈ　（ｎ）　　・ｘ　（ｎ）つまり、 ｈ　（ｎ）　＃ｄ　（ｎ）　／ｘ　（ｎ）−（補助マイ
クロホンからの応答信号／スピーカからの出力信号） と変換することかできる。従って、このようにして求め
たインパルス応答関数ｈ　（ｎ）を周波数領域に変換す
ることにより、伝達関数ＧＡＯを求めることができる。

具体的には、従来技術で示したように、ｙ−ｃｓｏ・Ｘ
−（Ｇ）　ＧＡＯ−ｘ であるので、ＧＡＯ・Ｘからアダプティブ・フィルタ２
１により−Ｇを固定して求め、その符号を反転すること
により演算係数Ｇを求める。

そして、制御装置１６は、演算係数Ｇを求めたところで
、電子ボリューム１７の抵抗値を徐々に高める。これに
より、第３図に示すように電子ボリューム１７からスピ
ーカ１８に発せられる信号レベルは徐々に低下するので
、スピーカ１８から発せられる測定用雑音の音量は徐々
に低下する。

そして、制御装置１６は、電子ボリューム１７からスピ
ーカ１８に出力される雑音信号の出力レベルが零レベル
となったところで雑音信号の出力を停止する。

さて、コンプレッサ１２の駆動によりコンプレッサ〕２
から騒音が発せられると、マイクロホン１５から騒音に
応した電気信号が出力される。すると、制御装置１６に
おける演算器は、電気１５号を演算係数Ｇに基づいてマ
イクロホン１５からの電気信号を演算処理してその演算
信号を出力する。

このとき、制御装置１６は、電子ボリューム１７の抵抗
値を所定レベルに設定しており、これにより、スピーカ
１８から所定レベルの制御音が発せられて消音点Ｏに到
達するようになる。このとき、消音点０に到達した制御
音は、コンプレッサ１２から発せられて消音点０に到達
した騒音と逆位相となっているので、騒音と制御音が干
渉して消音点Ｏにおける音レベルが低下する。

尚、上述した制御装置１６による演算器の演算係数Ｇの
決定は、コンプレッサ］２が停止した状態において適宜
実行されるもので、これにより気温の変化による音速の
変化等の環境の変化、或は能動消音を実行するための構
成部品の経年変化等による音響伝達特性の変動に対して
常に最適な能動消音を実行することができる。

上記構成のものによれば、演算器の演算係数Ｇを決定す
るためにコンプレッサ１２の停止状＝’ｔ’スピーカ１
８から発せられる測定用雑音は、その音量か徐々に高ま
ると共に測定の終了により徐々に低下するので、ダクト
周辺に居る人は測定用雑音に気付きにくい。また、測定
用雑音に気付いたとしても、所定レベルの測定用雑音が
スピーカから突然発せられる従来例と違って、その音量
の変化が緩やかなので、測定用雑音にびっくりしたり、
耳障りと感したりすることはない。

尚、上記実施例では、電子ボリューム１８を制御装置１
６の出力側に設けたが、制御装置１６の入力側に設ける
ようにしてもよい。また、制御装置１６がマイクロコン
ピュータによりデジタル信号処理を行うように構成され
ている場合は、プログラムによりスピーカ１８に対する
雑音信号の出力レベルを制御するようにしてもよい。

さらに、能動消音装置が、能動消音が適切に行われてい
るか否かをＩＩ定する評価マイクロホンを有すると共に
そのマイクロホンによる測定結果に基づいて演算器の演
算係数を適宜変更する能動制御を実行するように構成さ
れている場合には、当初の能動制御実行時における演算
係数決定用に本発明の構成を適用するようにしてもよい
。

加えて、騒音を検出するマイクロホン１５に代えて、コ
ンプレッサ１２の振動を振動センサにより直接検出する
ように構成してもよい。

［発明の効果コ 以上の説明から明らかなように、本発明の能動消音装置
によれば、音量調節手段により、能動消音を実行するた
めに制御用発音器から発せられる測定用雑音の出力レベ
ルを徐々に増減するようにしたので、能動消音実行用の
演算係数を求めるために発せられる測定用雑音が耳障り
となることを防止することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すものて、第
１図は全体の概略構成図、第２図は音響伝達関数を求め
るだめの原理図、第３図はスピーカに出力される測定用
雑音の信号レベルを示す特性図である。また、第４図及
び第５図は従来例を示しており、第４図は能動消音を説
明するための原理図、第５図は第３図相当図である。 図中、１２はコンプレッサ（騒音源）、１４は能動消音
装置、１５はマイクロホン（検出手段）、１６は制御装
置、演算器、雑音発生手段、１７は電子ボリューム（音
量調節手段）、１８はスピーカ（制御用発音器）である
。 代理人　　弁理士　佐　　藤　　　強 第 図 第 ２　図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、騒音源からの音を検出手段にて電気信号に変換する
   と共に、この電気信号を演算器により加工した信号に基
   づいて制御用発音器を動作させることにより騒音を消音
   点で打消すようにしたものであって、前記消音点におけ
   る音を電気信号に変換する補助受音器と、前記騒音源か
   ら騒音が発せられていない状態で前記制御用発音器から
   測定用雑音を発生させる雑音発生手段と、この雑音発生
   手段の駆動状態で前記検出手段及び補助受音器から出力
   される電気信号に基づいて前記演算器の演算係数を決定
   する制御装置とを備えた能動消音装置において、前記雑
   音発生手段によって前記制御用発音器から発せられる測
   定用雑音の出力レベルを徐々に増減させる音量調節手段
   を備えたことを特徴とする能動消音装置。