JPH0573076A - 適応型能動消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 実質的に装置が起動された時から騒音を消音
することができる適応型能動消音装置を提供する。 【構成】 音源を構成するコンプレッサ４７を有する冷
蔵庫４１が作動した場合にコンプレッサ４７がすぐに作
動しないように遅延タイマ４３によってリレー接点４６
を開放したままにしておき、この間に能動消音制御部４
４によって電気音響変換手段であるスピーカ４９と検知
手段である消音評価マイク５０との間の音響伝達特性を
測定し、測定終了後、遅延タイマ４３によってリレー接
点４６を閉じ、コンプレッサ４７を作動開始させるよう
にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばコンプレッサの
ような機器等から発生する騒音に対して逆位相同振幅の
音を人工的に発生し、この音によって騒音を打ち消し
て、能動的に消音を行う適応型能動消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の能動消音装置においては、騒音
源からの騒音信号をセンサで検出し、この検出した騒音
信号をディジタルフィルタ等を用いて処理して騒音と逆
位相同振幅の制御音を作り出し、該制御音をスピーカか
ら発生させ、消音したい箇所において騒音と音波干渉を
起こさせて消音するものであり、例えば空調用ダクト等
での応用研究が盛んに行われている。

【０００３】図５は、このような能動消音装置の一例を
示す構成図である。同図に示す能動消音装置は、ダクト
１の奥に設けられた騒音源２から発生する騒音がダクト
１の開口部１ａから外部に出るのを防止するものであ
り、騒音源２と開口部１ａとの間のＳ点には音源検出マ
イク３が儲けられ、騒音源２からの騒音を検出するよう
になっている。音源検出マイク３で検出された騒音信
号、すなわち音源信号は、制御部５に供給され、該制御
部５においてダクト１の開口部１ａのＯ点で音波干渉に
より音圧が零になるように信号処理され、制御スピーカ
４を駆動し、前記開口部１ａのＯ点に向けて付加音を発
生し、これにより開口部のＯ点において音の壁を形成
し、騒音をダクト１の中に閉じ込めて外部に放出される
ことを防止し、騒音を消音するようになっている。な
お、ダクト１の開口部１ａのＯ点である消音点には、消
音点マイク７が設けられ、該Ｏ点における消音量を測定
し、この測定した消音量を制御部５に供給するようにな
っているが、これは以下に説明する前記制御部５で施す
フィルタ処理特性を求めるためのものである。

【０００４】制御部５で消音のための信号を作り出すに
は、予めダクトの音響特性やマイクおよびスピーカの特
性を測定し、この結果から制御部で音源信号に処理を施
すフィルタの特性を求めることが必要である。このフィ
ルタ特性を求める方法について次に説明する。

【０００５】まず、ランダムノイズをスピーカ４から発
生させ、図においてスピーカが設けられているＡ点とＯ
点との間の音響伝達特性ＧAOを測定する。

【０００６】次に、ランダムノイズをスピーカ４から発
生させたまま、音源検出マイク３のあるＳ点とＯ点との
間の音響伝達特性ＧSOを測定する。

【０００７】Ｓ点で音源検出マイク３で拾った音に信号
処理を施し、Ａ点で音になるまでのＳ点とＡ点との間の
音響伝達特性をＧSAとすると、 ＧSO＝ＧSA・ＧAO （１） の関係が成り立つので、制御部５に持たせるフィルタの
特性ＧはＳＡ間音響伝達特性ＧSAを逆移相したものであ
り、 Ｇ＝−ＧSA＝−ＧSO／ＧAO （２） の計算から算出することができる。

【０００８】ところで、常に消音効果を維持するために
制御音を作り出すのに当たっては、マイクやスピーカの
経時変化や気温の変化による制御空間での音の伝達特性
の変化を考慮し、自動調整できる機能が必要である。そ
こで、例えば特開昭６１−２９９６３９２号公報に開示
されているように適応型の能動消音装置が考案されてい
る。

【０００９】適応型能動消音装置では、消音箇所に消音
点マイクを設け、常時消音後の消し残り音を監視し、そ
の信号のパワーが最小になるように制御部にフィードバ
ックをかけて、高い消音効果を維持させる方法が取られ
ている。

【００１０】図６は、このような適応型能動消音装置の
制御部の構成を示す図である。なお、ダクト、マイク、
スピーカ等は図５に示したものと同じであるので省略さ
れている。

【００１１】この適応型能動消音装置を実現するには、
予め制御スピーカ４から消音量評価マイク、すなわち前
記消音マイク７までの音響伝達特性ＧAOを求めておくこ
とは上述した能動消音装置と同じである。

【００１２】ここで、音源信号をｘとし、開口部音をｙ
とすると、 ｙ＝ＧSO・ｘ （３） の関係が成立する。この開口部音ｙを消音するには、ｙ
と逆位相となる−ｙを開口部で重ね合わせるようにすれ
ばよいことになる。そこで、スピーカ４から出力される
制御音をａとすると、次式のようになる。

【００１３】 −ｙ＝ＧAO・ａ （４） また、消音フィルタの特性をＧとすると、 ａ＝Ｇ・ｘ＝−ＧSO／ＧAO・ｘ （５） ｙ＝（−Ｇ）・ＧAO・ｘ （６） であるので、評価マイクの信号ｙと音源信号ｘを音響伝
達特性ＧAOでフィルタ処理した信号ＧAO・ｘとから適応
フィルタにより−Ｇを同定して求め、符号反転して消音
フィルタ特性を求める。この処理をディジタルフィルタ
を使用して行う場合には、特性はフィルタ係数として得
られるので、符号反転は各タップ係数値を零から引き算
することで得られる。

【００１４】また、空間の伝達特性ＧSOがＧSO’にず
れ、消音フィルタ特性の最適値Ｇnewが現状の消音フィ
ルタ特性Ｇold よりも△Ｇだけずれて、 Ｇnew ＝Ｇold −△Ｇ （７） になった場合には、消し残した開口部での音をｙ’とす
ると、 ｙ’＝ｘ・Ｇ・ＧAO＋ｘ・ＧSO’ （８） であり、最適消音時の関数は ｘ（Ｇ−△Ｇ）ＧAO＋ｘ・ＧSO’＝０ （９） であるから、（８），（９）式からＧSO’を消去して ｙ’＝ｘ・Ｇ・ＧAO−ｘ（Ｇ−△Ｇ）ＧAO ＝（ｘ・ＧAO）△Ｇ （１０） の関係が得られる。

【００１５】従って、（６）式の場合と同様に、評価マ
イク信号ｙ’と音源信号ｘを音響伝達特性ＧAOでフィル
タ処理したＧAO・ｘとから、適応フィルタによりＧのず
れ成分である△Ｇを同定して求めることができ、これに
より（７）式によって新たに最適消音フィルタ特性を求
めることができる。

【００１６】なお、（６）式と（７），（１０）式とを
比べると、最初に求める消音フィルタの特性Ｇは（７）
式で Ｇold ＝０ の場合に相当することがわかり、消音フィルタの特性の
初期値を０として、（１０）式で表される適応過程と
（７）式で表される係数更新過程の繰り返しにより消音
を最適な状態にもっていくことができる。

【００１７】実際には、係数更新は（７）式よりも△Ｇ
にフィードバックゲインパラメータμを掛けた次に示す
式 Ｇnew ＝Ｇold −μ・△Ｇ （１１） による方がμによる収束速度や安定性を改善調整できる
ので都合がよい。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、消音
を開始する前には、予めＡＯ間音響伝達特性ＧAOの同定
を行う必要があるが、騒音発生源を含めた装置全体に電
源が投入されると、従来は騒音発生源も同時に起動され
てしまい、この騒音発生源からの騒音によりＡＯ間音響
伝達特性ＧAOの同定を行うことができず、消音を行うこ
とができないという問題がある。

【００１９】図２の（ａ）〜（ｄ）は、この関係を例え
ば冷蔵庫のコンプレッサから発生する騒音について示し
ているが、図２の（ａ）に示すように、システムである
冷蔵庫に電源が入ると、コンプレッサからなる騒音源に
も同図の（ｂ）に示すように電源が入り、同図の（ｄ）
に示すようにあるレベルの騒音が発生してしまい、この
間同定を行うことができない。冷蔵庫のコンプレッサは
電源投入後、最初の数時間は冷却のために動作し、数時
間経過すると、同図の（ｂ）に示すようにコンプレッサ
は停止するので、この停止期間において同定を行い、以
降は消音を行い、騒音レベルを低減することができる
が、上述したように最初の数時間は同定できないため、
騒音レベルを低減することができないという問題があ
る。

【００２０】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、実質的に装置が起動された時
から騒音を消音することができる適応型能動消音装置を
提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の適応型能動消音装置は、開口部を有する部
分内に設けられた音源からの音を検出する検出手段、前
記音源からの音が前記開口部から出力されないように該
音を消音するための音を発生する電気音響変換手段、前
記開口部における消音量を監視すべく開口部における音
を検知する検知手段を有する適応型能動消音装置であっ
て、前記音源を構成する機器を有する装置が作動した場
合に前記機器の作動を阻止する作動阻止手段と、該作動
阻止手段により前記機器の作動が阻止されている間に前
記電気音響変換手段と前記検知手段との間の音響伝達特
性を測定する測定手段と、該測定手段による測定が終了
した後、前記機器を作動開始させる作動開始手段とを有
することを要旨とする。

【００２２】

【作用】本発明の適応型能動消音装置では、音源を構成
する機器を有する装置が作動した場合に該機器の作動を
阻止し、この間に電気音響変換手段と検知手段との間の
音響伝達特性を測定し、測定終了後、機器を作動開始さ
せるようにしている。

【００２３】

【実施例】以下、図面を用いて本発明の実施例を説明す
る。

【００２４】図１は、本発明の一実施例に係わる適応型
能動消音装置の構成を示す図であり、同図に示す適応型
能動消音装置は冷蔵庫のコンプレッサから発生する騒音
を消音するように冷蔵庫に適用されている。

【００２５】図１において、冷蔵庫４１の下方に設けら
れている機械室５６内のコンプレッサ４７には、音源検
出用の振動ピックアップ４８が取り付けられ、機械室５
６の消音点である放熱用開口部５５には消音評価マイク
５０が取り付けられている。また、機械室５６の内部に
は制御音スピーカ４９が取り付けられ、この制御音スピ
ーカ４９の接続線は能動消音制御部４４に接続されてい
る。

【００２６】この能動消音制御部４４は、コンプレッサ
４７が発生する低周波の騒音を能動制御により冷蔵庫４
１の機械室５６内に閉じ込めて、開口部５５から外部に
漏らさないように消音制御するものである。なお、開口
部５５は機械室５６内のコンプレッサ４７の発熱を外に
逃がすために設けられているものであり、熱の出入りは
自由であるが、音は外に出さないように能動消音制御部
４４により制御されている。

【００２７】なお、冷蔵庫４１自体の冷却制御は冷蔵庫
４１内の図示していないセンサ類、除霜や結露を防止す
るヒータ類、冷気の流れを制御するダンパ類、および図
１に示す冷凍サイクル制御部４２によって行われるよう
になっている。

【００２８】前記冷凍サイクル制御部４２および能動消
音制御部４４は接続線５３および図示しない電源スイッ
チを介して電源に接続されるとともに、該電源には同様
に遅延タイマ４３が接続され、図示しない電源スイッチ
が投入されると、電源が冷凍サイクル制御部４２、遅延
タイマ４３、能動消音制御部４４に同時に入るようにな
っている。また、電源は直接接続されたリレー接点４５
および４６を介してコンプレッサ４７に接続され、これ
らのリレー接点４５，４６が閉じるとコンプレッサ４７
に電源が供給されるようになっている。

【００２９】遅延タイマ４３は、リレー接点４６を開閉
制御するものであるが、電源を供給されても、すぐには
リレー接点４６を閉じる制御を行わない。遅延タイマ４
３は電源を供給されると、所定の時間の計数を行い、該
所定時間が経過すると、リレー接点４６を閉じるように
制御する。なお、遅延タイマ４３が計数する所定時間は
能動消音制御部４４が音響伝達特性の測定を完了する時
間以上に設定されている。

【００３０】このような構成において、図示しない電源
スイッチが投入されると、電源が冷凍サイクル制御部４
２、遅延タイマ４３、能動消音制御部４４に供給される
が、リレー接点４５，４６は開放したままであるので、
コンプレッサ４７にはすぐには電源は供給されない。

【００３１】冷凍サイクル制御部４２は電源を供給され
ると、前記リレー接点４５を閉じるように制御する。ま
た、遅延タイマ４３は電源を供給されると、上述したよ
うに所定時間の計数を開始し、この所定時間の計数を終
了しない間はリレー接点４６を閉じないので、リレー接
点４５が冷凍サイクル制御部４２によって閉じたとして
も、コンプレッサ４７には電源は供給されない。

【００３２】このような遅延タイマ４３による所定時間
の間は冷蔵庫４１に電源が供給されても、コンプレッサ
４７は作動しないので、この所定時間の間に能動消音制
御部４４は前述した音響変換手段であるスピーカ４９と
検知手段である消音評価マイク５０との間の音響伝達特
性ＧAOを求める。なお、この音響伝達特性ＧAOを求める
場合には、スピーカ４９から所定の音を発生し、これを
消音評価マイク５０で検知する動作を行うが、この場合
にスピーカ４９から出力される音のレベルはコンプレッ
サ４７の騒音レベルよりも小さく設定されている。

【００３３】能動消音制御部４４による音響伝達特性Ｇ
AOの測定が終了すると、遅延タイマ４３も所定時間の計
数を終了し、これにより遅延タイマ４３はリレー接点４
６を閉じるように制御するので、リレー接点４５，４６
を介してコンプレッサ４７に電源が供給され、これによ
りコンプレッサ４７は作動開始するが、この時には能動
消音制御部４４は音響伝達特性の測定を終了しているの
で、この測定結果に基づいて能動消音制御部４４はコン
プレッサ４７から発生する騒音を消音することができ
る。なお、コンプレッサ４７の作動が阻止されている前
記所定時間は例えば５分以内であるので、冷蔵庫４１の
使用リレー接点４５でのサイクル制御に関しては何等問
題はない。

【００３４】図２の（ａ），（ｅ）〜（ｇ）はこの関係
を示しているが、システムの電源が供給されても、騒音
源であるコンプレッサ４７は図２の（ｅ）に示すように
数分の間は電源を供給されず、この間に音響伝達特性Ｇ
AOの同定が同図の（ｆ）に示すように行われる。音響伝
達特性ＧAOの同定が終了すると、コンプレッサ４７に電
源が入る。騒音レベルは同図の（ｇ）に示すように音響
伝達特性ＧAOの同定の間は同定用の低レベルの音が出力
され、この同定処理が終了すると、コンプレッサ４７か
らの騒音は能動消音制御部４４の消音処理により低減さ
れるようになっている。

【００３５】図３は、本発明の他の実施例の一部の構成
を示す回路図である。この実施例は、図１に示した実施
例において２個使用されていたリレー接点４５，４６の
代わりに１つのリレー接点７１とアンド回路７３を使用
し、該アンド回路７３に冷凍サイクル制御部４２および
遅延タイマ４３からの信号を供給するように構成した点
が異なるのみである。このような回路構成において、冷
凍サイクル制御部４２と遅延タイマ４３からの両信号が
アンド回路７３に供給されると、リレー接点７１は閉
じ、コンプレッサ４７に電源を供給するようになってい
る。

【００３６】図４は、本発明の更に他の実施例の一部の
構成を示す回路図である。この実施例は、図１または図
２に示す回路構成の遅延タイマ４３に能動消音制御部４
４からのＧAO同定終了信号を供給し、遅延タイマ４３は
該ＧAO同定終了信号を供給されると、所定時間の計数中
でもすぐにリレー接点４６または７１を閉じるように制
御し、これにより音響伝達特性の同定が終了すると、す
ぐにコンプレッサ４７に電源を供給し、コンプレッサ４
７を作動開始させるようになっている。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
音源を構成する機器を有する装置が作動した場合に該機
器の作動を阻止し、この間に電気音響変換手段と検知手
段との間の音響伝達特性を測定し、測定終了後、機器を
作動開始させるようにしているので、装置に電源が投入
されて作動開始する最初から機器から発生する騒音を消
音することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係わる適応型能動消音装置
の構成図である。

【図２】従来および図１に示す能動消音装置の運転パタ
ーンと騒音レベルを示す図である。

【図３】本発明の他の実施例の一部の構成を示す回路図
である。

【図４】本発明の更に他の実施例の一部の構成を示す回
路図である。

【図５】能動消音装置の原理および構成を示す図であ
る。

【図６】適応型能動消音装置の信号処理を示す図であ
る。

【符号の説明】

４３ 遅延タイマ ４４ 能動消音制御部 ４５，４６ リレー接点 ４７ コンプレッサ ４８ 振動ピックアップ ４９ スピーカ ５０ 消音評価マイク ５５ 開口部 ５６ 冷蔵庫機械室

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 開口部を有する部分内に設けられた音源
   からの音を検出する検出手段、前記音源からの音が前記
   開口部から出力されないように該音を消音するための音
   を発生する電気音響変換手段、前記開口部における消音
   量を監視すべく開口部における音を検知する検知手段を
   有する適応型能動消音装置であって、前記音源を構成す
   る機器を有する装置が作動した場合に前記機器の作動を
   阻止する作動阻止手段と、該作動阻止手段により前記機
   器の作動が阻止されている間に前記電気音響変換手段と
   前記検知手段との間の音響伝達特性を測定する測定手段
   と、該測定手段による測定が終了した後、前記機器を作
   動開始させる作動開始手段とを有することを特徴とする
   適応型能動消音装置。