JPH0777994A - 消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 空調機に発生する騒音に対する消音効果が向
上できる消音装置を提供することを目的とする。 【構成】 複数のスピーカ５ａ，５ｂを使用することに
より、スピーカ５ａ，５ｂが小型でも低域再生能力を向
上させ、コストを軽減する。アダプティブフィルタ２の
出力から見て、送風ダクト９内の音響特性が上下左右に
対称となるようにスピーカ５ａ，５ｂとマイクロホン１
ｂを設置したことにより、送風ダクト９内で消音量の偏
りがなく一様で安定な減衰効果を得る。ＦＩＲフィルタ
３ｂと演算器６によって、スピーカ５ａ，５ｂから再生
されるアダプティブフィルタ２の出力信号がマイクロホ
ン１ａで検出されてフィードバックループが構成される
のを防止する。遠心送風機８の吐出口に多孔質弾性体１
０を設けて、吐出口近傍の空気流の乱れを軽減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、空調機において、遠心
送風機の騒音を送風ダクト内で制御して消音する消音装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、送風機を有する空調機などの騒音
をディジタル信号処理技術を用いてスピーカから制御音
を出力し、送風ダクト内で消音する能動的騒音制御方法
が提案されている。

【０００３】以下、図面を参照しながら従来の消音装置
について説明する。図９は従来の消音装置のブロック図
を示すものである。図９において、１ａおよび１ｂは第
１および第２の騒音検出器であるところのマイクロホ
ン、２はアダプティブフィルタ、３はＦＩＲフィルタ、
４はＬＭＳ演算器、５はスピーカ、７は空調機本体、８
は空調機本体７内にある渦巻ケーシングを有する遠心送
風機、９は空調機本体７からの空気を各部屋に導く送風
ダクトである。

【０００４】以上のように構成された消音装置につい
て、以下その動作について説明する。図９は空調機本体
７が各部屋に空気を送る吐出側を示しており、遠心送風
機８の回転方向や空気の流れる方向は矢印のとおりとな
る。よって実際に各部屋で騒音の元となる遠心送風機８
で発生する騒音は、送風ダクト９内を空気の流れる方向
と同じ向きに伝搬していく。まず、遠心送風機８で発生
した騒音は、その吐出口から送風ダクト９内に放射さ
れ、マイクロホン１ａで検出される。ここでマイクロホ
ン１ａは、送風ダクト９内の空気の流れが十分に一様と
なるような、遠心送風機８の吐出口から十分な距離ｋ
（ｋ＞＞送風ダクトの断面における短辺長）だけ離れた
位置に配置されている。その検出信号はアダプティブフ
ィルタ２とＦＩＲフィルタ３に入力される。アダプティ
ブフィルタ２で信号処理された騒音信号は、スピーカ５
より再生される。ここでスピーカ５は、マイクロホン１
ａとスピーカ５との間のフィードバックループによって
発振しないような、マイクロホン１ａから十分な距離ｈ
（ここでは従来例の一例として、ｈは３５０センチメー
トル以上に設定されている）だけ離れた位置に設置され
ている。なお、マイクロホン１ａとスピーカ５との間の
距離ｈは送風ダクトの断面における長辺長および短辺長
に対して関係なく設定できる。このスピーカ５で再生さ
れた制御音と遠心送風機８の吐出口から放射され送風ダ
クト９を伝わってきた騒音は、マイクロホン１ｂで検出
されＬＭＳ演算器４に入力される。ＬＭＳ演算器４はこ
の検出信号とＦＩＲフィルタ３からの出力信号とによ
り、アダプティブフィルタ２の係数を演算し更新する。
ここで、スピーカ５からマイクロホン１ｂまでの総合伝
達関数をＧとすると、ＦＩＲフィルタ３には、予め、総
合伝達関数Ｇを近似した係数ｇ（ｎ）が設定されてお
り、ＬＭＳ演算器４は式１によりアダプティブフィルタ
２の係数Ｗ（ｎ）を更新する。

【０００５】

【数１】

【０００６】これによってアダプティブフィルタ２はマ
イクロホン１ｂにおいて騒音を減衰するように動作す
る。この方法をFiltered-xアルゴリズム（参考文献；B.
Widrowand S.Stearns,「Adaptive Signal Processing」
( Prentice-Hall,Englewood Cliffs,NJ,1985））とい
う。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら図９のよ
うに、１個のアダプティブフィルタ２に対して制御音を
再生するスピーカ５が１個である構成では、スピーカ５
が騒音制御の周波数範囲内で歪なく十分な音圧を発生し
なければならず、特に低域を十分に再生するためには小
型のスピーカでは技術的に困難なのでかなり大きなスピ
ーカが必要であり、スピーカの大きさあるいは重さに対
する送風ダクト９の施工の困難さやコストの上昇などの
問題点を有している。

【０００８】また、マイクロホン１ｂをスピーカ５に近
づけることによって低域の再生能力を向上させようとす
ると、スピーカ５が一つであるが故に送風ダクト９内で
一様に音波が再生されず、その一部分のみをマイクロホ
ン１ｂで検出していることになり送風ダクト９内で騒音
制御の偏りができたりあるいは騒音付加になるなど、ア
ダプティブフィルタ２の動作が不安定になる。これに対
してスピーカ５の再生音を送風ダクト９内で一様にする
ためマイクロホン１ｂをスピーカ５から十分に離して設
置すると、マイクロホン１ｂ位置でのスピーカ５の低域
再生特性が劣化するし、また送風ダクト９が長くなり施
工上の問題点もある。

【０００９】ところで、送風ダクト９を短くするために
マイクロホン１ａとスピーカ５の距離を短くすると、ス
ピーカ５で再生される制御音がマイクロホン１ａで検出
されやすくなり、これによってフィードバックループを
構成するので発振しやすくなる。

【００１０】さらに、図９のように遠心送風機８の吐出
口近傍における空気の乱れを避けるためにマイクロホン
１ａを吐出口から十分に離れたところに設置する構成で
は、空調機本体７の近くで制御できない、あるいは空調
機本体７と一体構成にすることができないために、空調
機本体７の近くで送風ダクト９を分岐する場合には分岐
する前に制御できず、分岐後の各ダクト内でそれぞれ制
御する必要があり、装置が大型化する。

【００１１】そのうえ、スピーカ５に一般的な密閉式ス
ピーカを用いると、送風ダクト９内でスピーカ５に加わ
る静圧（送風ダクト９内の空気圧が送風ダクト９外の空
気圧に比べて変化したときに発生する圧力）のためスピ
ーカ５のボイスコイルが磁気ギャップの中心から大きく
外れることがある。このときボイスコイルの駆動力歪が
発生し、そのため安定に騒音制御できなくなったり騒音
付加になったりするという問題点も有している。

【００１２】本発明は上記問題点を解決するものであ
り、第１の目的は、低コストで小型のスピーカを用いな
がら低域再生能力を向上させて消音効果を改善し、しか
も送風ダクト内で消音量の偏りのない一様で安定な減衰
効果を得、さらに送風ダクトを短くしても発振しない安
定した制御動作を実現することである。第２の目的は、
スピーカの動作状態において送風ダクト内の静圧による
駆動力歪が発生しないことである。第３の目的は、遠心
送風機近傍で騒音検出点と制御点の相関を十分に確保す
ることである。第４の目的は、遠心送風機のすぐ近くで
風の影響を受けずに騒音検出できることである。第５の
目的は、制御点で風の影響を受けずに騒音検出できるこ
とである。

【００１３】本発明は、以上の第１から第５の目的を達
成し、空調機に発生する騒音が、騒音制御の周波数範囲
の全域で一様に消音でき、送風ダクト内で騒音制御の偏
りがなく一様に消音でき、騒音制御が安定に実施でき、
良好な消音特性を得ることができる消音装置を提供する
ことを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の消音装
置は、第１の目的を達成するために、渦巻ケーシングを
有する遠心送風機の空気吐出口から放射される騒音を空
気吐出口に接続された断面が長方形の送風ダクト内で検
出する第１の騒音検出器と、検出された騒音信号を信号
処理する演算器と、前記演算器の出力を適応制御するア
ダプティブフィルタと、前記演算器の出力を信号処理す
る第１のディジタルフィルタと、前記アダプティブフィ
ルタの出力を再生しかつ前記第１の騒音検出器の設置位
置に比べて遠心送風機に遠い位置に設置された２・ｍ個
（ｍは自然数）のスピーカと、前記アダプティブフィル
タの出力を信号処理してその結果を前記演算器に入力す
る第２のディジタルフィルタと、前記スピーカ近傍の送
風ダクト内に設置された第２の騒音検出器と、前記第２
の騒音検出器の出力と前記第１のディジタルフィルタの
出力から前記アダプティブフィルタの係数を演算する係
数演算器とで構成し、前記第１の騒音検出器とスピーカ
と第２の騒音検出器とを送風ダクトに設置し、前記第１
の騒音検出器は、送風ダクトの内壁を構成する４面のう
ちダクト内を流れる空気の流速が最も遅い面において、
空気が流れる方向に平行な中心線上に取り付け、前記ス
ピーカは、それぞれ密閉キャビネットに納められた密閉
式スピーカシステムとし、全てが前記アダプティブフィ
ルタの出力を再生し、送風ダクトの内壁を構成する４面
のうち前記第２の騒音検出器が設置されている面に垂直
な二つの側面にそれぞれｍ個づつ設置し、送風ダクトの
前記各側面毎のスピーカは相対するダクト側面のスピー
カのコーンが互いに相対するよう設置し、このスピーカ
が設置された送風ダクトの各側面において、空気が流れ
る方向に平行な中心線上にスピーカのコーンの中心を合
わせ、コーンの前面があるスピーカキャビネット面がダ
クトの内壁を構成するよう取り付け、前記第２の騒音検
出器は、送風ダクトの内壁を構成する４面のうちダクト
内を流れる空気の流速が最も遅い面において、空気が流
れる方向に平行な中心線上に設置し、かつ遠心送風機側
から数えて１番目の相対するスピーカのコーンの中心を
通るダクト断面上かあるいはそれよりも遠心送風機に遠
い位置に設置したことを特徴とする。

【００１５】請求項２に記載の消音装置は、第２の目的
を達成するために、請求項１のスピーカは、送風ダクト
内における空気圧が送風ダクト外の空気圧に比べて変化
したときに発生するスピーカのコーンへの圧力により、
ボイスコイルの中心が磁気ギャップのほぼ中心に位置す
るように、あらかじめボイスコイルの中心を磁気ギャッ
プの中心に対して偏位させたことを特徴とする。

【００１６】請求項３に記載の消音装置は、第２の目的
を達成するために、渦巻ケーシングを有する遠心送風機
の空気吐出口から放射される騒音を空気吐出口に接続さ
れた断面が長方形の送風ダクト内で検出する第１の騒音
検出器と、検出された騒音信号を信号処理する演算器
と、前記演算器の出力を適応制御するアダプティブフィ
ルタと、前記演算器の出力を信号処理する第１のディジ
タルフィルタと、前記アダプティブフィルタの出力を再
生しかつ前記第１の騒音検出器の設置位置に比べて遠心
送風機に遠い位置に設置された２・ｍ個（ｍは自然数）
のスピーカと、前記アダプティブフィルタの出力を信号
処理してその結果を前記演算器に入力する第２のディジ
タルフィルタと、前記スピーカ近傍の送風ダクト内に設
置された第２の騒音検出器と、前記第２の騒音検出器の
出力と前記第１のディジタルフィルタの出力から前記ア
ダプティブフィルタの係数を演算する係数演算器とで構
成し、前記第１の騒音検出器とスピーカと第２の騒音検
出器とを送風ダクトに設置し、前記第１の騒音検出器
は、送風ダクトの内壁を構成する４面のうちダクト内を
流れる空気の流速が最も遅い面において、空気が流れる
方向に平行な中心線上に取り付け、前記スピーカは、そ
れぞれコーンと同じ前面にバスレフポートのあるキャビ
ネットに納められたバスレフ式スピーカシステムとし、
全てが前記アダプティブフィルタの出力を再生し、送風
ダクトの内壁を構成する４面のうち前記第２の騒音検出
器が設置されている面に垂直な二つの側面にそれぞれｍ
個づつ設置し、送風ダクトの前記各側面毎のスピーカは
相対するダクト側面のスピーカのコーンが互いに相対す
るよう設置し、このスピーカが設置された送風ダクトの
各側面において、空気が流れる方向に平行な中心線上に
スピーカのコーンとバスレフポートの中心を合わせ、コ
ーンの前面があるスピーカキャビネット面をダクトの内
壁を構成するように取り付け、前記第２の騒音検出器
は、送風ダクトの内壁を構成する４面のうちダクト内を
流れる空気の流速が最も遅い面において、空気が流れる
方向に平行な中心線上に設置し、かつ遠心送風機側から
数えて１番目の相対するスピーカのコーンの中心を通る
ダクト断面上かあるいはそれよりも遠心送風機に遠い位
置に設置したことを特徴とする。

【００１７】請求項４に記載の消音装置は、第３の目的
を達成するために、請求項１または請求項３のスピーカ
は、第１の騒音検出器が設置されたダクト面の中心線を
この内壁に沿ってスピーカ側にのばし、この中心線が遠
心送風機側から数えて１番目の二つのスピーカのコーン
の中心を通るダクト断面と交差する点と前記第１の騒音
検出器を結ぶ中心線の長さが３００センチメートル以内
である位置に設置したことを特徴とする。

【００１８】請求項５に記載の消音装置は、第４の目的
を達成するために、請求項１または請求項３の第１の騒
音検出器は、空気の流れる方向に垂直なダクト断面の短
辺長をＮとし、遠心送風機の空気吐出口を原点として、
Ｎ／２から３・Ｎ／２の範囲内に取り付けたことを特徴
とする。

【００１９】請求項６に記載の消音装置は、第４の目的
を達成するために、請求項１または請求項３の第１の騒
音検出器は、空気の流れる方向に垂直なダクト断面の短
辺長をＮとし、遠心送風機の空気吐出口に接続される曲
管ダクトの遠心送風機に遠い側における曲管から直管に
なる点を原点として、Ｎ／２から３・Ｎ／２の範囲内に
取り付けたことを特徴とする。

【００２０】請求項７に記載の消音装置は、第４の目的
を達成するために、請求項１または請求項３の送風ダク
トは、第１の騒音検出器と遠心送風機との間のダクト断
面部に板状の多孔質弾性体を有したことを特徴とする。

【００２１】請求項８に記載の消音装置は、第５の目的
を達成するために、請求項１または請求項３の送風ダク
トは、第１の騒音検出器とスピーカとの間に曲管部分を
有したことを特徴とする。

【００２２】

【作用】請求項１の構成によると、複数のスピーカを使
用することにより低コストで小型のスピーカを用いなが
ら低域再生能力を向上させる。また、アダプティブフィ
ルタの出力から見て、送風ダクト内の音響特性が上下左
右に対称となるようにスピーカと第２の騒音検出器を設
置したことにより、送風ダクト内で消音量の偏りがなく
一様で安定な減衰効果を得る。さらに、第２のディジタ
ルフィルタと演算器によって、スピーカから再生される
アダプティブフィルタの出力信号が第１の騒音検出器で
検出されてフィードバックループを構成するのを防止す
る。

【００２３】請求項２の構成によると、予め、ボイスコ
イルの中心を磁気ギャップの中心に対して偏位させるこ
とにより、送風ダクト内でスピーカに静圧が加わった際
に、ボイスコイルの中心が磁気ギャップの中心にくる。

【００２４】請求項３の構成によると、スピーカを前面
バスレフ式にすることにより、送風ダクト内の空気圧と
スピーカキャビネット内の空気圧が等しくなる。請求項
４の構成によると、第１の騒音検出点と制御点をできる
限り近づけることにより、遠心送風機の近傍においても
第１の騒音検出点と制御点の間の乱れを最小限にとどめ
る。

【００２５】請求項５の構成によると、ダクト断面の短
辺長をＮとして、第１の騒音検出点を遠心送風機の吐出
口からＮ／２から３・Ｎ／２の範囲内に取り付けたこと
により、第１の騒音検出点における空気の乱れを最小限
にとどめる。

【００２６】請求項６の構成によると、遠心送風機の吐
出口に設けた曲管ダクトにより、空気の流れを調整す
る。請求項７の構成によると、遠心送風機の吐出口に設
けた多孔質弾性体により、遠心送風機の吐出口の近傍の
空気の乱れや大きな渦あるいは不規則な脈流を軽減す
る。

【００２７】請求項８の構成によると、第１の騒音検出
点とスピーカの間に曲管部を設けることにより、第１の
騒音検出点とスピーカの間の空気の流れを調整する。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図面を参照
しながら説明する。図１、図２は本発明の一実施例にお
ける消音装置のブロック図を示すものであり、図２は図
１を上（Ａ方向）から見た図であり、図１は図２を横
（Ｂ方向）から見た図である。図１および図２におい
て、１ａおよび１ｂは第１および第２の騒音検出器であ
るところのマイクロホン、２はアダプティブフィルタ、
３ａおよび３ｂは第１および第２のディジタルフィルタ
であるところのＦＩＲフィルタ、４は係数演算器である
ところのＬＭＳ演算器、５ａおよび５ｂはスピーカ、６
は演算器、７は空調機本体、８は空調機本体７内にある
遠心送風機、９は空調機本体７からの空気を各部屋に導
く送風ダクト、１０は遠心送風機の吐出口に設置された
多孔質弾性体である。

【００２９】以上のように構成された消音装置につい
て、以下その動作について説明する。図１および図２は
空調機本体７が各部屋に空気を送る吐出側を示してお
り、遠心送風機８の回転方向や空気の流れる方向は矢印
のとおりとなる。よって実際に各部屋で騒音の元となる
遠心送風機８で発生する騒音は、送風ダクト９内を空気
の流れる方向と同じ向きに伝搬していく。まず遠心送風
機８で発生した騒音はその吐出口から送風ダクト９内に
放射されマイクロホン１ａで検出される。その検出信号
は演算器６でＦＩＲフィルタ３ｂからの信号と減算され
アダプティブフィルタ２とＦＩＲフィルタ３ａに入力さ
れる。アダプティブフィルタ２で信号処理された騒音信
号はＦＩＲフィルタ３ｂとスピーカ５ａ，５ｂに入力さ
れ、スピーカ５ａ，５ｂより再生される。このスピーカ
５ａ，５ｂで再生された制御音と遠心送風機８の吐出口
から放射され送風ダクト９を伝わってきた騒音は、マイ
クロホン１ｂで検出されＬＭＳ演算器４に入力される。
ＬＭＳ演算器４はこの検出信号とＦＩＲフィルタ３ａか
らの出力信号とにより、アダプティブフィルタ２の係数
を演算し更新する。ここで、スピーカ５ａ，５ｂからマ
イクロホン１ｂまでの総合伝達関数をＣとすると、ＦＩ
Ｒフィルタ３ａには、予め、総合伝達関数Ｃを近似した
係数ｃ（ｎ）が設定されており、ＬＭＳ演算器４は式２
によりアダプティブフィルタ２の係数Ｗ（ｎ）を更新す
る。

【００３０】

【数２】

【００３１】これによってアダプティブフィルタ２はマ
イクロホン１ｂにおいて騒音を減衰するように動作す
る。しかしスピーカ５ａ，５ｂによって再生される制御
音は騒音ダクト９を伝わってマイクロホン１ａに到達
し、再びアダプティブフィルタ２に入力されることによ
ってフィードバックループを形成することになり、発振
する場合がある。ここでＦＩＲフィルタ３ｂに予めスピ
ーカ５ａ，５ｂからマイクロホン１ａまでの伝達関数を
係数として近似しておき、演算器６においてマイクロホ
ン１ａの出力からＦＩＲフィルタ３ｂの出力を減算する
ことにより、演算器６の出力においてスピーカ５ａ，５
ｂからマイクロホン１ａに伝わってくるフィードバック
成分を除去できる。これによって、スピーカ５ａ，５ｂ
とマイクロホン１ａが近い場合でも、アダプティブフィ
ルタ２の動作が安定する。

【００３２】以上により、遠心送風機８の騒音が送風ダ
クト９内で減衰することになるが、次に送風ダクト９に
設置されたマイクロホン１ａ，１ｂとスピーカ５ａ，５
ｂの関係について説明する。

【００３３】図３は図１および図２におけるマイクロホ
ン１ａの設置位置を示しており、図３（ａ）は図１の正
面（Ｄの方向）から見た図であり、図３（ｂ）は図１の
場合を、図３（ｃ）は図２の場合を、そして図３（ｄ）
は遠心送風機８の吐出口に設置された多孔質弾性体１０
をそれぞれ示している。マイクロホン１ａは、送風ダク
ト９の断面において長辺９ａである内面の中心線上で遠
心送風機８の空気吐出口から長さｋだけ離れたダクト内
面に設置されている。

【００３４】ここで、送風ダクト９内の空気の流れに注
目すると、従来例に示した空気の流れが十分に一様とな
るような遠心送風機８の吐出口からの距離が十分離れた
範囲より吐出口に近い範囲では、空気の流速はダクト面
９ｂに近い程速くダクト面９ａに近い程遅くなる。また
流速の遅いダクト面９ａにおいては、ダクト面９ａの中
心線付近からダクト面９ｃ，９ｄに近くなると空気の流
れが乱れる。また、この範囲では、吐出口に対して近付
き過ぎたり逆に離れ過ぎたりしても空気の乱れが大きく
なる。さらに、システム全体を小型化して空調機本体７
と一体構成とするため、マイクロホン１ａを空調機本体
７に非常に近い位置において騒音制御を行うようにす
る。従って長さｋは、送風ダクト９の断面における短辺
（９ｃ，９ｄ）長さをＮとし、長辺（９ａ、９ｂ）長さ
をＭとすると、式３に示す範囲に設定する。

【００３５】

【数３】

【００３６】長さｋを式３の範囲にすることにより、マ
イクロホン１ａは空気の乱れが最小限に抑えられた位置
に設置されることになり、騒音制御に対して空気の流れ
の乱れによる悪影響を最小限に防ぐことができ、制御対
象としている騒音をＳ／Ｎよく検出できるので消音量を
大きく取れる。さらに遠心送風機８の吐出口に多孔質弾
性体１０を設置することにより、吐出口直後の空気の大
きな渦や乱れあるいは不規則な脈動を減衰することがで
きるので、これらの悪影響を抑えて騒音検出できる。

【００３７】図４は図１および図２におけるマイクロホ
ン１ｂとスピーカ５ａ，５ｂの設置位置を示しており、
図４（ａ）は図１の正面（Ｄの方向）から見た図であ
り、図４（ｂ）は図１の場合を、図４（ｃ）は図２の場
合をそれぞれ示している。スピーカ５ａ，５ｂはそれぞ
れダクト面９ｄ，９ｃの中心線上に相対してスピーカコ
ーンの中心がくるように設置されており、マイクロホン
１ｂはダクト面９ａの中心線上でスピーカ５ａとスピー
カ５ｂの中心を結ぶ線上かあるいは波線で示すようにそ
の位置よりも空調機本体７に対して遠い位置に設置され
ている。よって図４（ａ）において、スピーカ５ａ，５
ｂから見て送風ダクト９内の音響特性はダクト面９ｃと
ダクト面９ｄを結ぶ中心線ｓに対して上下に対称であ
り、またダクト面９ａとダクト面９ｂを結ぶ中心線ｔに
対して左右に対称である。これよりＦＩＲフィルタ３ａ
の係数も対称性を含んだ形で近似されるのでアダプティ
ブフィルタ２の動作が安定し、また、スピーカ５ａ，５
ｂから送風ダクト９内に制御音が一様に再生されるので
送風ダクト９内が一様に消音される。さらに、制御スピ
ーカを二つ用いていることにより、低域の再生能力を向
上でき、一つより良好な消音効果が得られる。あるい
は、同等の効果で良ければスピーカ一つあたりの能力に
余裕ができるので安定に制御できたり、または、小型化
できるので価格が低減できる。

【００３８】次に、スピーカ５ａ，５ｂを図１に示すよ
うにマイクロホン１ａから距離ｈの位置に設置する。こ
こで、遠心送風機８の吐出口付近は先ほど説明したよう
に空気の流れが一様でなく、そのため距離ｈを長くし過
ぎると、マイクロホン１ａで検出した騒音信号とマイク
ロホン１ｂで検出した騒音信号間の相関が劣化してしま
う。このため、距離ｈは、マイクロホン１ａとマイクロ
ホン１ｂとの騒音信号間の相関が極端に劣化しないよう
な範囲、つまり３００センチメートル以内のできる限り
遠心送風機８に近い位置に設定する。

【００３９】距離ｈを上記のように設定することによ
り、マイクロホン１ａとマイクロホン１ｂとの騒音信号
間の相関の劣化を抑えることができ、これにより消音効
果を十分得ることができる。また、このように空調機本
体７に非常に近い位置において騒音制御を行うことによ
り、システム全体を小型化して空調機本体７と一体構成
とすることができる。また、通常送風ダクト９はいくつ
かに分岐して各部屋に導かれるが、空調機本体７の近く
ですぐに分岐するような場合でも小型化できるために分
岐前に制御することができ、それによって分岐後の各ダ
クト内で制御しなくても良い。

【００４０】これまではスピーカが二つの場合で説明し
てきたが次にさらに増やした場合について説明する。図
５はスピーカが六つの場合を図２と同じ視点から見たと
ころを示しており、各スピーカ５ａ，５ｂ，５ｃ，５
ｄ，５ｅ，５ｆはアダプティブフィルタ２の出力を再生
する。またその設置位置はこれまでと同じように各ダク
ト面の中心線上で相対するスピーカのコーンがダクト９
内で向かい合っており、一番空調機本体７に近いスピー
カ５ａ，５ｂからマイクロホン１ａまでの距離がｈとな
っている。そしてマイクロホン１ｂはスピーカ５ａとス
ピーカ５ｂを結ぶ中心線上かあるいは波線で示すように
その点より空調機本体７に遠い位置に設置されている。
ここでＦＩＲフィルタ３ａにはスピーカ５ａ〜５ｆから
マイクロホン１ｂまでの総合伝達特性が、ＦＩＲフィル
タ３ｂにはスピーカ５ａ〜５ｆからマイクロホン１ａま
での総合伝達特性がそれぞれ予め係数として近似されて
いる。以上より図１、図２の場合と同様にマイクロホン
１ｂにおいて消音され、スピーカ数を増やしたことによ
りさらに低域の再生能力を向上でき、図１、図２より良
好な消音効果が得られる。あるいは、同等の効果で良け
ればスピーカ一つあたりの能力に余裕ができるので安定
に制御できたり、または、小型化できるので一つあたり
の価格が低減できる。

【００４１】これまでは、図１、図２の場合と図５の場
合のスピーカ５ａ〜５ｆを密閉式スピーカとして説明し
てきたが、送風ダクト９内の静圧が大きく、そのためス
ピーカ５ａ〜５ｆのボイスコイルの中心が磁気ギャップ
の中心から大きく外れてしまう場合にはボイスコイルの
駆動力歪が発生し、そのため安定に騒音制御できなくな
ったり騒音付加になったりする。これを防止するため、
予めスピーカ５ａ〜５ｆにおいて、送風ダクト９内の静
圧に対抗するように、ボイスコイルの中心を磁気ギャッ
プの中心に対して偏位させて設けておき、静圧が加わっ
たときにスピーカ５ａ〜５ｆのボイスコイルの中心が磁
気ギャップの中心付近にくるようにする。これによって
駆動力歪による騒音制御の劣化を防止できる。なおＦＩ
Ｒフィルタ３ａ，３ｂの係数は、静圧が加わった状態の
伝達関数とする。

【００４２】次に、制御用のスピーカ５ａ，５ｂを前面
バスレフ式に変更した場合について説明する。図６は図
１、図２のブロック図におけるスピーカ５ａ，５ｂをバ
スレフスピーカ５ａ，５ｂとしたものであり、これまで
の図４に対応する図である。図６においてバスレフスピ
ーカ５ａ，５ｂとマイクロホン１ｂのダクト９に対する
設置方法はこれまでと同様であり、バスレフスピーカ５
ａ，５ｂとマイクロホン１ｂとの関係は、マイクロホン
１ｂがバスレフスピーカ５ａとバスレフスピーカ５ｂの
コーンを結ぶ中心線上にあるとなっている。これはバス
レフポートの方が空調機本体７に近い場合でも同様であ
る。以上より図１および図２の場合と同様の効果が得ら
れ、さらに制御スピーカ５ａ，５ｂを前面バスレフ式と
したことによりスピーカ５ａ，５ｂの内部圧力とダクト
９内の圧力が等しくなり、これによってボイスコイルが
磁気ギャップのほぼ中央に位置するので駆動力歪を生じ
ることなく制御できる。またバスレフ式は最低再生帯域
付近ではバスレフポートの共振を利用しており、これに
よりコーンの振幅は小さくなるので、コーンを支持する
支持系の非線形歪も防止できる。

【００４３】次に、図７は図１の場合において、送風ダ
クト９がマイクロホン１ａと遠心送風機８との間に曲管
部分を有する場合を示している。このように曲管ダクト
９を用いることにより空気の流れる方向を自在に変える
ことができ、さらに空気が曲管部分を通った後は流速の
強い部分がマイクロホン１ａの設置されたダクト面と相
対する面（図４の９ｂ）にさらに偏るのでマイクロホン
１ａでは風の影響を少なくでき、騒音を効果的に検出で
きる。ここで、マイクロホン１ａは、空気の流れる方向
に垂直なダクト断面の短辺長をＮとし、遠心送風機８の
空気吐出口に接続される曲管ダクトの遠心送風機８に遠
い側における曲管から直管になる点を原点として、Ｎ／
２から３・Ｎ／２の範囲内に取り付けられている。な
お、図７の遠心送風機８の吐出口には多孔質弾性体１０
が設置されているが、吐出口の曲管部分だけで十分に風
の影響を除去できる場合にはあえて必要ではない。

【００４４】最後に、図８は図１の場合において、送風
ダクト９がマイクロホン１ａとスピーカ５ａ，５ｂの間
に曲管部分を有する場合を示している。ここでもマイク
ロホン１ａからスピーカ５ａ，５ｂまでのダクト９内壁
に沿った距離がｈであり、他の構成も図１と同様になっ
ている。このように曲管ダクト９を用いることにより空
気の流れる方向を自在に変えることができ、さらに空気
が曲管部分を通った後は流速の強い部分がマイクロホン
１ｂの設置されたダクト面と相対する面（図４の９ｂ）
にさらに偏るのでマイクロホン１ｂでは風の影響を少な
くできる。これによって騒音効果がより向上する。

【００４５】

【発明の効果】請求項１の構成によれば、複数のスピー
カを使用することにより低コストで小型のスピーカを用
いながら低域再生能力を向上させて消音効果が改善で
き、またアダプティブフィルタの出力から見て送風ダク
ト内の音響特性が上下左右に対称となるようにスピーカ
と第２の騒音検出器を設置したことにより送風ダクト内
で消音量の偏りのない一様で安定な減衰効果が得ること
ができ、さらに第２のディジタルフィルタと演算器によ
ってスピーカから再生されるアダプティブフィルタの出
力信号が第１の騒音検出器で検出されてフィードバック
ループを構成するのが防止でき、これによって送風ダク
トを短くしても発振しない安定した制御動作を行うこと
ができる。

【００４６】請求項２の構成によれば、請求項１と同様
の効果が得られるうえ、予め、ボイスコイルの中心を磁
気ギャップの中心に対して偏位させることにより、送風
ダクト内でスピーカに静圧が加わった際に、ボイスコイ
ルの中心が磁気ギャップの中心にくるようにできるの
で、騒音制御状態におけるボイスコイルの駆動力歪の発
生が防止できる。

【００４７】請求項３の構成によれば、請求項１と同様
の効果が得られるうえ、スピーカを前面バスレフ式にす
ることにより、送風ダクト内の空気圧とスピーカキャビ
ネット内の空気圧を等しくできるので、送風ダクト内で
スピーカに静圧が加わった際にも、ボイスコイルの中心
が磁気ギャップの中心から大きく外れることが防止で
き、騒音制御状態におけるボイスコイルの駆動力歪の発
生が防止できる。

【００４８】請求項４の構成によれば、請求項１または
請求項３と同様の効果が得られるうえ、第１の騒音検出
点と制御点をできる限り近づけることにより、遠心送風
機の近傍においても第１の騒音検出点と制御点の間の乱
れを最小限にとどめることができるので、第１の騒音検
出点と制御点の相関が十分に確保することができる。

【００４９】請求項５の構成によれば、請求項１または
請求項３と同様の効果が得られるうえ、ダクト断面の短
辺長をＮとして、第１の騒音検出点を遠心送風機の吐出
口からＮ／２から３・Ｎ／２の範囲内に取り付けたこと
により、第１の騒音検出点における空気の乱れを最小限
にとどめることができるので、第１の騒音検出器は騒音
が空気の乱れの影響を受けずにＳ／Ｎよく検出できる。

【００５０】請求項６の構成によれば、請求項１または
請求項３と同様の効果が得られるうえ、遠心送風機の吐
出口に曲管ダクトを設けたことにより、空気の流れが調
整できるので、遠心送風機の吐出口の近傍の空気の乱れ
や大きな渦あるいは不規則な脈流が減少でき、第１の騒
音検出器は騒音がこれらの影響を受けずにＳ／Ｎよく検
出できる。

【００５１】請求項７の構成によれば、請求項１または
請求項３と同様の効果が得られるうえ、遠心送風機の吐
出口に多孔質弾性体を設けたことにより、遠心送風機の
吐出口の近傍の空気の乱れや大きな渦あるいは不規則な
脈流が軽減できるので、第１の騒音検出器は騒音がこれ
らの影響を受けずにＳ／Ｎよく検出できる。

【００５２】請求項８の構成によれば、請求項１または
請求項３と同様の効果が得られるうえ、第１の騒音検出
点とスピーカの間に曲管部を設けることにより、第１の
騒音検出点とスピーカの間の空気の流れが調整できるの
で、第２の騒音検出器は騒音が風の影響を受けずに検出
できる。

【００５３】以上により、空調機に発生する騒音が、騒
音制御の周波数範囲の全域で一様に消音でき、送風ダク
ト内で騒音制御の偏りがなく一様に消音でき、騒音制御
が安定に実施でき、良好な消音特性を得ることができ
る。その結果、従来に比べて一層良好な消音特性を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の消音装置の側面構成図

【図２】同実施例の消音装置の平面構成図

【図３】同実施例の消音装置の吐出口付近の拡大図

【図４】同実施例の消音装置のスピーカ付近の拡大図

【図５】別の実施例の消音装置の平面構成図

【図６】同実施例の消音装置のスピーカ付近の拡大図

【図７】さらに別の実施例の消音装置の側面構成図

【図８】さらに別の実施例の消音装置の側面構成図

【図９】従来の消音装置の側面構成図

【符号の説明】

１ａ，１ｂ マイクロホン ２ アダプティブフィルタ ３ａ，３ｂ ＦＩＲフィルタ ４ ＬＭＳ演算器 ５ａ〜５ｆ スピーカ ６ 演算器 １０ 多孔質弾性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 忠司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 小方 弘成 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 谷山 豊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 中原 徹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 矢野 智恵 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 渦巻ケーシングを有する遠心送風機の空
   気吐出口から放射される騒音を空気吐出口に接続された
   断面が長方形の送風ダクト内で検出する第１の騒音検出
   器と、検出された騒音信号を信号処理する演算器と、前
   記演算器の出力を適応制御するアダプティブフィルタ
   と、前記演算器の出力を信号処理する第１のディジタル
   フィルタと、前記アダプティブフィルタの出力を再生し
   かつ前記第１の騒音検出器の設置位置に比べて遠心送風
   機に遠い位置に設置された２・ｍ個（ｍは自然数）のス
   ピーカと、前記アダプティブフィルタの出力を信号処理
   してその結果を前記演算器に入力する第２のディジタル
   フィルタと、前記スピーカ近傍の送風ダクト内に設置さ
   れた第２の騒音検出器と、前記第２の騒音検出器の出力
   と前記第１のディジタルフィルタの出力から前記アダプ
   ティブフィルタの係数を演算する係数演算器とで構成
   し、前記第１の騒音検出器とスピーカと第２の騒音検出
   器とを送風ダクトに設置し、前記第１の騒音検出器は、
   送風ダクトの内壁を構成する４面のうちダクト内を流れ
   る空気の流速が最も遅い面において、空気が流れる方向
   に平行な中心線上に取り付け、前記スピーカは、それぞ
   れ密閉キャビネットに納められた密閉式スピーカシステ
   ムとし、全てが前記アダプティブフィルタの出力を再生
   し、送風ダクトの内壁を構成する４面のうち前記第２の
   騒音検出器が設置されている面に垂直な二つの側面にそ
   れぞれｍ個づつ設置し、送風ダクトの前記各側面毎のス
   ピーカは相対するダクト側面のスピーカのコーンが互い
   に相対するよう設置し、このスピーカが設置された送風
   ダクトの各側面において、空気が流れる方向に平行な中
   心線上にスピーカのコーンの中心を合わせ、コーンの前
   面があるスピーカキャビネット面がダクトの内壁を構成
   するよう取り付け、前記第２の騒音検出器は、送風ダク
   トの内壁を構成する４面のうちダクト内を流れる空気の
   流速が最も遅い面において、空気が流れる方向に平行な
   中心線上に設置し、かつ遠心送風機側から数えて１番目
   の相対するスピーカのコーンの中心を通るダクト断面上
   かあるいはそれよりも遠心送風機に遠い位置に設置した
   消音装置。
2. 【請求項２】 スピーカは、送風ダクト内における空気
   圧が送風ダクト外の空気圧に比べて変化したときに発生
   するスピーカのコーンへの圧力により、ボイスコイルの
   中心が磁気ギャップのほぼ中心に位置するように、あら
   かじめボイスコイルの中心を磁気ギャップの中心に対し
   て偏位させた請求項１に記載の消音装置。
3. 【請求項３】 渦巻ケーシングを有する遠心送風機の空
   気吐出口から放射される騒音を空気吐出口に接続された
   断面が長方形の送風ダクト内で検出する第１の騒音検出
   器と、検出された騒音信号を信号処理する演算器と、前
   記演算器の出力を適応制御するアダプティブフィルタ
   と、前記演算器の出力を信号処理する第１のディジタル
   フィルタと、前記アダプティブフィルタの出力を再生し
   かつ前記第１の騒音検出器の設置位置に比べて遠心送風
   機に遠い位置に設置された２・ｍ個（ｍは自然数）のス
   ピーカと、前記アダプティブフィルタの出力を信号処理
   してその結果を前記演算器に入力する第２のディジタル
   フィルタと、前記スピーカ近傍の送風ダクト内に設置さ
   れた第２の騒音検出器と、前記第２の騒音検出器の出力
   と前記第１のディジタルフィルタの出力から前記アダプ
   ティブフィルタの係数を演算する係数演算器とで構成
   し、前記第１の騒音検出器とスピーカと第２の騒音検出
   器とを送風ダクトに設置し、前記第１の騒音検出器は、
   送風ダクトの内壁を構成する４面のうちダクト内を流れ
   る空気の流速が最も遅い面において、空気が流れる方向
   に平行な中心線上に取り付け、前記スピーカは、それぞ
   れコーンと同じ前面にバスレフポートのあるキャビネッ
   トに納められたバスレフ式スピーカシステムとし、全て
   が前記アダプティブフィルタの出力を再生し、送風ダク
   トの内壁を構成する４面のうち前記第２の騒音検出器が
   設置されている面に垂直な二つの側面にそれぞれｍ個づ
   つ設置し、送風ダクトの前記各側面毎のスピーカは相対
   するダクト側面のスピーカのコーンが互いに相対するよ
   う設置し、このスピーカが設置された送風ダクトの各側
   面において、空気が流れる方向に平行な中心線上にスピ
   ーカのコーンとバスレフポートの中心を合わせ、コーン
   の前面があるスピーカキャビネット面をダクトの内壁を
   構成するように取り付け、前記第２の騒音検出器は、送
   風ダクトの内壁を構成する４面のうちダクト内を流れる
   空気の流速が最も遅い面において、空気が流れる方向に
   平行な中心線上に設置し、かつ遠心送風機側から数えて
   １番目の相対するスピーカのコーンの中心を通るダクト
   断面上かあるいはそれよりも遠心送風機に遠い位置に設
   置した消音装置。
4. 【請求項４】 スピーカは、第１の騒音検出器が設置さ
   れたダクト面の中心線をこの内壁に沿ってスピーカ側に
   のばし、この中心線が遠心送風機側から数えて１番目の
   二つのスピーカのコーンの中心を通るダクト断面と交差
   する点と前記第１の騒音検出器を結ぶ中心線の長さが３
   ００センチメートル以内である位置に設置した請求項１
   または請求項３のいずれかに記載の消音装置。
5. 【請求項５】 第１の騒音検出器は、空気の流れる方向
   に垂直なダクト断面の短辺長をＮとし、遠心送風機の空
   気吐出口を原点として、Ｎ／２から３・Ｎ／２の範囲内
   に取り付けた請求項１または請求項３のいずれかに記載
   の消音装置。
6. 【請求項６】 第１の騒音検出器は、空気の流れる方向
   に垂直なダクト断面の短辺長をＮとし、遠心送風機の空
   気吐出口に接続される曲管ダクトの遠心送風機に遠い側
   における曲管から直管になる点を原点として、Ｎ／２か
   ら３・Ｎ／２の範囲内に取り付けた請求項１または請求
   項３のいずれかに記載の消音装置。
7. 【請求項７】 送風ダクトは、第１の騒音検出器と遠心
   送風機との間のダクト断面部に板状の多孔質弾性体を有
   した請求項１または請求項３のいずれかに記載の消音装
   置。
8. 【請求項８】 送風ダクトは、第１の騒音検出器とスピ
   ーカとの間に曲管部分を有した請求項１または請求項３
   のいずれかに記載の消音装置。