JPH08248964A - アクティブ型騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 騒音状態や温度・湿度等の環境状態に影響さ
れることなく、被消音空間内の騒音を速やかに且つ確実
に低減できる騒音低減装置を提供する。 【構成】 マイク１０にて検出した騒音信号Ｘと逆位相
で同振幅の制御音信号ＹをＡＤＦ３２にて生成し、スピ
ーカ１４から制御音を発生させると共に、マイク１２に
て検出した残留騒音信号ｅが最小となるように演算部４
０にてＡＤＦ３２のフィルタ係数Ｗを逐次更新する装置
において、フィルタ係数更新用の収束係数μを全騒音信
号の自乗総和ΣＸ² に基づき逐次算出する収束係数演算
部４６を設ける。また騒音信号Ｘの補正値Ｈを演算する
ＤＦ３４，フィルタ係数算出用のリファレンス信号Ｒを
演算するＤＦ３８のフィルタ係数（伝達関数Ｇs，Ｇe）
等は、予めダクト２の環境状態を区分した各環境状態毎
に伝達関数記憶部５６，５８内に記憶され、環境判定部
５４が実際の環境状態に応じた値を選択・設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、騒音と制御音との音波
干渉によって被消音空間（例えば送風路）の騒音を低減
するアクティブ型騒音低減装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、例えば送風路内の騒音を低減
して吹出口から室内に騒音が漏れ出すのを防止する騒音
低減方法として、送風路の内壁に吸音材を貼り付ける方
法が知られている。この方法は、高周波域の騒音に対し
ては有効であるが、低周波域の騒音に対しては良好な騒
音低減効果は得られない。

【０００３】そこで、近年では、低周波域の騒音を低減
するために、騒音と同振幅で逆位相の制御音を能動的に
加えて騒音と制御音とを干渉させることにより騒音を低
減するアクティブ型の騒音低減装置が提案され、実用化
されつつある。また、最近では、ディジタルシグナルプ
ロセッサ（ＤＳＰ）の発達に伴い、騒音と同振幅・逆位
相の制御音を生成するためのフィルタとして、適応デジ
タルフィルタを利用できるようになり、アクティブ型騒
音低減装置においては、こうした適応デジタルフィルタ
を用いた適応制御によって制御音を生成するシステムが
主流になりつつある（例えば、特開平５−３３３８７７
号等）。

【０００４】以下、このように適応デジタルフィルタを
用いた適応制御によって騒音を低減する従来のアクティ
ブ型騒音低減装置の一例を、図３を用いて説明する。
尚、図３は、送風器（図示せず）から送風されてきた空
調空気を室内に開口した吹出口（図示せず）に導くダク
ト６０に設けられ、ダクト６０内にて騒音（特に低周波
の騒音）を低減する従来のアクティブ型騒音低減装置の
構成を表わしている。

【０００５】図３に示す如く、ダクト６０には、空調空
気が流れる上流側から順に、ダクト６０内の騒音を検出
するための騒音検出用マイクロホン（以下、騒音検出マ
イクという）６４，ダクト６０内に騒音と干渉させる制
御音を発生するためのスピーカ６８，及び，制御音と騒
音との干渉後の残留騒音を検出するための残留騒音検出
用マイクロホン（以下、残留騒音検出マイクという）６
６が設けられている。

【０００６】また、ダクト６０の内壁には、騒音（特に
高周波の騒音）を低減するための吸音材６２が貼り付け
られており、各マイク６４，６６は、空調空気の流れに
よる影響を避けるために、吸音材６２により覆われてい
る。一方、吸音材６２は、ダクト６０のスピーカ６８の
取付位置には配設されず、スピーカ６８から、コントロ
ーラ７０から出力される制御音信号に応じた制御音を、
ダクト６０内部に直接放射できるようにされている。

【０００７】次に、コントローラ７０は、上記各マイク
６４，６６から出力される騒音信号及び残留騒音信号に
基づき、スピーカ６８から制御音を発生させるための制
御音信号を生成するものであり、各マイク６４，６６か
らの騒音信号及び残留騒音信号を夫々増幅する増幅器７
１，７２と、これら各増幅器７１，７２にて増幅された
騒音信号及び残留騒音信号から夫々ノイズ成分を除去す
るアナログフィルタ７３，７４と、これら各アナログフ
ィルタ７３，７４を通過した騒音信号及び残留騒音信号
を夫々デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７５，７６
と、これら各Ａ／Ｄ変換器７５，７６にてデジタル信号
に変換された騒音信号及び残留騒音信号に基づき、騒音
低減のための制御音信号（デジタル信号）を生成するデ
ジタル信号処理部８０と、このデジタル信号処理部８０
にて生成された制御音信号をアナログ信号に変換するＤ
／Ａ変換器９１と、Ｄ／Ａ変換器９１にてアナログ信号
に変換された制御音信号からノイズ成分を除去するアナ
ログフィルタ９２と、アナログフィルタ９２を通過した
制御音信号を増幅してスピーカ６８に出力し、スピーカ
６８から制御音を発生させる増幅器９３と、から構成さ
れている。

【０００８】また、デジタル信号処理部８０は、制御音
信号Ｙを生成する適応デジタルフィルタ（以下、単にＡ
ＤＦともいう）８２を中心に構成されており、このＡＤ
Ｆ８２にて生成された制御音信号Ｙに基づき、Ａ／Ｄ変
換器７５から入力される騒音信号を補正するための補正
値Ｈを生成するデジタルフィルタ（以下、単にＤＦとも
いう）８６と、Ａ／Ｄ変換器７５から入力された騒音信
号からＤＦ８６にて生成された補正値Ｈを減じることに
より騒音信号を補正し、補正後の騒音信号ＸをＡＤＦ８
２に基準信号として出力する加算部８６と、加算部８６
にて補正された騒音信号に基づき、ＡＤＦ８２のフィル
タ係数更新用のリファレンス信号Ｒを生成するＤＦ８８
と、ＤＦ８８にて生成されたリファレンス信号Ｒと、Ａ
／Ｄ変換器７６から入力される残留騒音信号ｅとに基づ
きＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新するフィルタ
係数演算部９０と、を備えている。

【０００９】ここで、ＤＦ８４及び加算部８６は、スピ
ーカ６８が発生した制御音によって騒音検出マイク６４
に影響するハウリングを防止するためのものであり、Ｄ
Ｆ８４は、デジタル信号処理部８０から出力された制御
音信号Ｙがスピーカ６８に伝達されて制御音に変換さ
れ、その制御音が騒音検出マイク６４に入力されてデジ
タル信号処理部８０に戻ってくるまでの系の伝達関数Ｇ
s （インパルス応答）に基づき、制御音信号Ｙをフィル
タ処理することにより、Ａ／Ｄ変換器７５から入力され
る騒音信号に含まれる制御音成分を補正値Ｈとして求
め、加算部８６は、Ａ／Ｄ変換器７５から入力された騒
音信号からこの補正値Ｈを減じることにより、ダクト６
０内の騒音に対応した真の騒音信号Ｘを求めるのであ
る。

【００１０】尚、この補正値Ｈの算出は、次式(0) に従
い実行される。 Ｈ(n) ＝Ｇs^T・Ｙ(n) …(0) 但し、Ｙ(n) ＝［Ｙ(n)，Ｙ(n-1)，Ｙ(n-2)，…，Ｙ(nーj)］^T …(0-1) Ｇs ＝［Ｇs0，Ｇs1，Ｇs2，…，Ｇsj］^T …(0-2) であり、添え字(n) は現在の値を表す。また(0-1)式及
び(0-2)式において、左辺Ｙ(n) ，Ｇs はベクトルを表
す。

【００１１】次に、ＤＦ８８及びフィルタ係数演算部９
０は、Ａ／Ｄ変換器７６を介して入力される残留騒音信
号ｅが最小となるように、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗ
を逐次更新するためのものである。即ち、まず、残留騒
音信号ｅは、騒音がダクト６０内を伝搬して残留騒音検
出マイク６６に達した際の残留騒音検出マイク６６位置
における騒音信号をｄ、スピーカ６８から制御音を発生
させた制御音信号をＹ、デジタル信号処理部８０からス
ピーカ６８を経て残留騒音検出マイク６６からデジタル
信号処理部８０に至るまでの系の伝達関数をＧe とする
と、次式(1) の如く記述できる。

【００１２】 ｅ(n) ＝ｄ(n) ＋Ｇe^T・Ｙ(n) …(1) 但し、Ｙ(n) ＝［Ｙ(n)，Ｙ(n-1)，Ｙ(n-2)，…，Ｙ(nーj)］^T …(1-1) Ｇe ＝［Ｇe0，Ｇe1，Ｇe2，…Ｇej］^T …(1-2) である。また(1-1)式及び(1-2)式において、左辺Ｙ(n)
，Ｇe はベクトルを表す。

【００１３】一方、ＡＤＦ８２は、更新可能なフィルタ
係数Ｗを有するＦＩＲフィルタにて入力信号（つまり騒
音信号Ｘ）をフィルタ処理することにより、出力信号
（つまり制御音信号Ｙ）を生成するものであり、その演
算処理は、次式(2) に則って実行される。

【００１４】 Ｙ(n) ＝Ｗ・Ｘ(n)^T …(2) 但し、Ｘ(n) ＝［Ｘ(n)，Ｘ(n-1)，Ｘ(n-2)，…，Ｘ(n-i)］^T …(2-1) Ｗ ＝［Ｗ0 ，Ｗ1 ，Ｗ2 ，…，Ｗi ］^T …(2-2) である。また(2-1)式及び(2-2)式において、左辺Ｘ(n)
，Ｗはベクトルを表す。

【００１５】ここで、フィルタ係数Ｗは、適応制御アル
ゴリズムに則って制御誤差（つまり残留騒音信号ｅ）が
最小となるように逐次更新すればよく、この適応制御ア
ルゴリズムとしては、最急降下法としてよく知られてい
る、以下に説明するFiltered-X LMSアルゴリズムを利用
することができる。

【００１６】つまり、残留騒音信号ｅ(n) は、上記(1)
式に(2) 式を代入することにより、次式(3) の如く記述
できる。 ｅ(n) ＝ｄ(n) ＋Ｇe^T・｛Ｗ・Ｘ(n)^T｝ ＝ｄ(n) ＋Ｗ^T ・｛Ｇe ・Ｘ(n)^T｝ ＝ｄ(n) ＋Ｗ^T ・Ｒ(n) …(3) 但し、Ｒ(n) はリファレンス信号であり、次式(4) の如
く記述できる。

【００１７】Ｒ(n) ＝Ｇe ・Ｘ(n)^T …(4) 次に、残留騒音信号ｅ(n) を最小にするために、評価関
数Ｊ＝［ｅ(n) ］² とおき、Ｊを最小にすることを考え
ると、 Ｊ＝［ｅ(n) ］² ＝［ｄ(n) ＋Ｗ^T ・Ｒ(n) ］² …(5) となり、評価関数Ｊはフィルタ係数Ｗについての２次関
数であるため、Ｊが最小となるときは、その導関数∇
(n) ＝∂Ｊ／∂Ｗが零になるときである。

【００１８】また導関数∇(n) は、次式(6) の如く求め
ることができる。 ∇(n) ＝∂Ｊ／∂Ｗ＝２ｅ(n)・∂ｅ(n)／∂Ｗ＝２ｅ(n)・Ｒ(n) …(6) 従って、制御対象の状態は時間と共に刻々変動するの
で、その状態に対応し、評価関数Ｊが最小となるように
最適化するには、「最急降下法」の手法にて次式(7) を
用いて、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新すれば
よい。

【００１９】 Ｗ(n+1) ＝Ｗ(n) −μ・∇(n) ＝Ｗ(n) −２μ・ｅ(n) ・Ｒ(n) …(7) 但し、μは収束係数（ステッフ゜サイス゛ハ゜ラメータともいわれる）
である。そこで、上記ＤＦ８８は、上記(4) 式に則っ
て、加算部８６による補正後の騒音信号Ｘと、予め設定
された伝達関数Ｇe とに基づき、上記(7) 式におけるフ
ィルタ係数更新用のリファレンス信号Ｒを求め、フィル
タ係数演算部９０では、上記(7) 式に則って、その演算
結果（リファレンス信号Ｒ）と、Ａ／Ｄ変換器７６から
入力される残留騒音信号ｅと、収束係数μとに基づき、
フィルタ係数Ｗを逐次更新するようにされているのであ
る。

【００２０】このように適応デジタルフィルタを利用し
た従来のアクティブ型騒音低減装置によれば、被消音空
間であるダクト内の残留騒音が最小になるように適応デ
ジタルフィルタのフィルタ係数が逐次更新されるため、
適応デジタルフィルタから出力される制御音信号は騒音
を充分低減可能な信号に収束して行き、理論的には残留
騒音を零にすることができる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうしたアク
ティブ型騒音低減装置において、デジタル信号処理部８
０を構成するＤＦ８４，ＤＦ８８，フィルタ係数演算部
９０等で使用される伝達関数Ｇs ，Ｇe や、収束係数μ
等の演算パラメータは、制御対象をシミュレーション等
によって同定した同定結果等に基づき設定されているた
め、当該装置をダクト等の制御対象に実際に装着して制
御を行なった場合には、使用環境の変化や想定していな
い騒音の入力等によって、演算パラメータが実際の制御
系とは適合しなくなって、残留騒音を良好に抑制できな
きなくなることがあった。

【００２２】例えば、フィルタ係数Ｗの更新に使用され
る収束係数μは、フィルタ係数Ｗの逐次演算における自
乗誤差の収束速度と残留誤差を決定する係数であり、そ
の値が小さければ、残留騒音信号ｅは目標レベルに収束
させることができるものの、その収束速度が遅くなり、
逆にその値が大きければ、収束速度は速くなるものの、
残留騒音信号ｅが大きくなり、また、その値が大き過ぎ
ると、残留騒音信号ｅを目標レベルに収束させることが
できずに発散してしまう。そして、この収束係数μとし
ては、騒音信号Ｘが定常性をもち、その自己相関関数が
予めわかっていれば、全騒音信号Ｘの自乗値の総和（自
乗総和）の平均を求めることにより、最適値を設定する
ことができる。

【００２３】しかし、収束係数μを設定するために、予
め全騒音信号Ｘの自乗総和の平均を求めることは困難で
あるため、従来では、制御対象において実際に生じるで
あろう騒音状態を想定して、収束係数μの値を思考錯誤
的に決定している。従って、収束係数μは、実際に制御
を行なった場合の騒音状態によっては、必ずしも最適値
とはならず、残留騒音信号ｅの目標レベルへの収束速度
が遅くなったり、残留騒音信号ｅを充分小さくできなく
なる、といった問題がある。

【００２４】また例えば、ハウリング防止のための補正
値Ｈを演算するＤＦ８４や、フィルタ係数演算用のリフ
ァレンス信号Ｒを演算するＤＦ８８では、その演算に、
制御系の伝達関数Ｇs ，Ｇe がフィルタ係数として使用
されるが、こうした伝達関数Ｇs ，Ｇe は、温度や湿度
等の環境変化に影響される。そして、使用環境が設計時
に想定したものから変化すると、ＤＦ８４やＤＦ８８の
フィルタ係数がそのときの環境状態に適合しなくなり、
補正値Ｈ，リファレンス信号Ｒ等に誤差が生じる。

【００２５】つまり、制御系の環境変化によって、デジ
タル信号処理部８０からスピーカ６８を経て騒音検出マ
イク６４からデジタル信号処理部８０に至る系の伝達関
数Ｇs が変化すると、スピーカ６８から放射される制御
音によるハウリングが発生し易くなり、またデジタル信
号処理部８０からスピーカ６８を経て残留騒音検出マイ
ク６６からデジタル信号処理部８０に至る系の伝達関数
が変化すると、リファレンス信号Ｒが最適値からずれ
て、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗが最適値に達するまで
の時間が長く制御の収束速度が遅くなったり、逆に発散
して騒音低減効果が低下する、といった問題が生じる。

【００２６】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
ので、騒音状態や環境状態等の変化に影響されることな
く、被消音空間内の騒音を速やかに且つ確実に低減でき
るアクティブ型騒音低減装置を提供することを目的とす
る。

【００２７】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の発明は、被消音空間内に
制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒音を低
減するアクティブ型騒音低減装置であって、騒音源から
被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられた騒音検出
用マイクロホンと、制御音信号を受けて被消音空間内に
制御音を放射するスピーカと、該スピーカからの制御音
と騒音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用
マイクロホンと、前記スピーカから制御音を発生させた
制御音信号と、前記スピーカから前記騒音検出用マイク
ロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータと
に基づき、前記騒音検出用マイクロホンを介して入力さ
れる騒音信号中の制御音成分を演算し、該演算結果に応
じて該騒音信号を補正することにより、被消音空間内の
騒音に対応した真の騒音信号を算出する騒音信号補正手
段と、該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィ
ルタ処理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係
数を更新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフ
ィルタと、前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号
と、前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力され
る残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、前記ス
ピーカから前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の
伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒
音信号が最小となるように前記適応デジタルフィルタの
フィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総
和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演
算式を用いて、前記フィルタ係数更新手段にてフィルタ
係数の更新に用いられる収束係数を逐次算出する収束係
数演算手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２８】また請求項２に記載の発明は、被消音空間
内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒音
を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、前記請
求項１に記載の発明と同様に、騒音検出用マイクロホ
ン、スピーカ、残留騒音検出用マイクロホン、騒音信号
補正手段、適応デジタルフィルタ、及びフィルタ係数更
新手段を備え、更に、前記騒音信号補正手段及びフィル
タ係数更新手段にて使用される前記各演算パラメータの
うちの少なくとも一つを、被消音空間内の温度・湿度等
の環境状態を区分した各環境状態毎に各々設定してなる
演算データを記憶する演算データ記憶手段と、前記被消
音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態
検出手段と、該環境状態検出手段にて検出された環境状
態に基づき、上記演算データ記憶手段に記憶された演算
データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメー
タを選択し、前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更
新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくと
も一つを、該選択した演算パラメータに変更する演算パ
ラメータ変更手段と、を備えたことを特徴とする。

【００２９】また次に、請求項３に記載の発明は、被消
音空間内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内
の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、
前記請求項１或は請求項２に記載の発明と同様に、騒音
検出用マイクロホン、スピーカ、残留騒音検出用マイク
ロホン、騒音信号補正手段、適応デジタルフィルタ、及
びフィルタ係数更新手段を備え、更に、前記残留騒音検
出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予
め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定する
残留騒音判定手段と、該残留騒音判定手段にて残留騒音
信号が目標レベル以下に達したと判定されると、その
後、前記残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベ
ルを越えたと判定されるまでの間、前記フィルタ係数更
新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する更新禁止手
段と、を備えたことを特徴とする。

【００３０】また請求項４に記載の発明は、前記請求項
３に記載のアクティブ型騒音低減装置において、被消音
空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検
出手段と、該環境状態検出手段にて検出された被消音空
間内の環境状態が変化したか否かを判定する環境変化判
定手段と、を備え、前記更新禁止手段は、前記フィルタ
係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止している
ときに、前記環境変化判定手段にて被消音空間内の環境
状態が変化したと判断されると、前記フィルタ係数更新
手段によるフィルタ係数の更新を再開させることを特徴
とする。

【００３１】一方、請求項５に記載の発明は、被消音空
間内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒
音を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、前記
各請求項１〜４に記載の発明と同様に、騒音検出用マイ
クロホン、スピーカ、残留騒音検出用マイクロホン、騒
音信号補正手段、適応デジタルフィルタ、及びフィルタ
係数更新手段を備え、更に、前記適応デジタルフィルタ
にて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越
えたか否かを判定する制御音信号判定手段と、該制御音
信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断さ
れると、その後、該制御音信号が上限値以下になるま
で、上記フィルタ係数更新手段による演算結果に１より
小さい補正係数を乗じて、前記適応デジタルフィルタの
フィルタ係数を通常より小さい値に補正するフィルタ係
数補正手段と、を備えたことを特徴とする。

【００３２】次に、請求項６に記載の発明は、前記請求
項１〜請求項５のいずれかに記載のアクティブ型騒音低
減装置において、騒音検出用マイクロホン，スピーカ，
及び残留騒音検出用マイクロホンは、空気が流れる送風
路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに
沿って上流側から順に設けられ、しかも各マイクロホン
は、該送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付け
られていることを特徴とする。

【００３３】また、請求項７に記載の発明は、請求項６
に記載のアクティブ型騒音低減装置において、送風路の
各マイクロホンの取付位置近傍の上流側には、空気の流
れを層流状態に整流する整流部品を設けたことを特徴と
する。

【００３４】

【作用及び発明の効果】上記のように構成された請求項
１に記載のアクティブ型騒音低減装置においては、ま
ず、騒音検出用マイクロホンにて騒音源から被消音空間
内に侵入してくる騒音が検出される。そして、この騒音
検出用マイクロホンからの騒音信号は、騒音信号補正手
段にて補正され、その補正後の騒音信号が、適応デジタ
ルフィルタに入力される。

【００３５】つまり、騒音検出用マイクロホンには、騒
音源からの騒音に加えて、スピーカから放射した制御音
も入力されることから、騒音検出用マイクロホンからの
騒音信号をそのまま適応デジタルフィルタに入力する
と、適応デジタルフィルタにおいて、騒音と同振幅で逆
位相の騒音低減用の信号成分だけでなく、前回スピーカ
から発生させた制御音を打ち消すための信号成分を含む
制御音信号が生成されることになり、その制御音信号に
てスピーカから制御音を発生させると、被消音空間内に
て制御音のハウリングが生じるようになる。そこで、こ
うしたハウリングを防止するために、騒音信号補正手段
において、スピーカから制御音を発生させた制御音信号
と、スピーカから騒音検出用マイクロホンに至る系の伝
達関数に対応した演算パラメータとに基づき、騒音検出
用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音
成分を演算し、騒音信号からこの制御音成分を除去する
ことにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信
号を算出して、これを適応デジタルフィルタに入力する
のである。

【００３６】また、適応デジタルフィルタのフィルタ係
数は、フィルタ係数更新手段において、騒音信号補正手
段にて得られた騒音信号と、残留騒音検出用マイクロホ
ンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された
収束係数と、スピーカから残留騒音検出用マイクロホン
に至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づ
き、残留騒音信号が最小になるように逐次更新される。
つまり、フィルタ係数は、前述した(4) 式及び(7) 式に
従い、Filtered-X LMSアルゴリズムに則って、逐次更新
される。

【００３７】また、このフィルタ係数の更新に使用され
る収束係数は、収束係数演算手段において、騒音信号補
正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、
該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いるこ
とにより逐次算出される。つまり、既述したように、収
束係数は、騒音信号が定常性をもち、その自己相関関数
が予めわかっていれば、全騒音信号の自乗総和の平均を
求めることにより最適値を設定することができることか
ら、本発明では、フィルタ係数の更新時に予め固定値と
して設定された収束係数を用いるのではなく、収束係数
を騒音信号に基づき逐次算出することにより、騒音信号
に応じて逐次変化する収束係数を設定し、これを用いて
フィルタ係数を更新するようにしているのである。

【００３８】このように、本発明においては、フィルタ
係数の更新に使用される収束係数を、騒音信号補正手段
にて得られた被消音空間内の真の騒音に対応した騒音信
号に基づき逐次更新するようにしているので、収束係数
を、常時、実際の騒音状態に応じた最適値に設定するこ
とができ、騒音状態が変化しても、スピーカから放射す
る制御音を実際の騒音に速やかに対応させて、残留騒音
を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させること
が可能になる。

【００３９】次に、請求項２に記載のアクティブ型騒音
低減装置においては、請求項１に記載の収束係数演算手
段に代えて、演算データ記憶手段、環境状態検出手段及
び演算パラメータ変更手段を備えている。そして、演算
パラメータ変更手段が、環境状態検出手段にて検出され
た被騒音空間内の温度・湿度等の環境状態に基づき、演
算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在
の環境状態に適合する演算パラメータを選択して、騒音
信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される
演算パラメータのうちの少なくとも一つを、その選択し
た演算パラメータに変更する。

【００４０】即ち、騒音信号補正手段は、騒音信号を補
正するに当たって、スピーカから騒音検出用マイクロホ
ンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータを用
い、またフィルタ係数更新手段は、フィルタ係数を更新
するに当たって、スピーカから残留騒音検出用マイクロ
ホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータを用
いるが、制御系の伝達関数は被消音空間内の温度・湿度
等の環境状態によって変化することから、これら各演算
パラメータを固定していると、その演算パラメータを設
定した際の環境状態では、騒音信号補正手段及びフィル
タ係数更新手段において良好な演算動作を実行できるも
のの、環境状態が演算パラメータ設定時の環境状態から
変化すると、演算パラメータが実際の環境状態に適合せ
ず、これら各手段において演算誤差が生じる。

【００４１】そこで、本発明では、環境状態を区分し
て、各環境状態毎に最適な演算パラメータを設定してお
き、騒音信号補正手段或はフィルタ係数更新手段にて演
算動作を行なう際には、そのときの環境状態に応じた演
算パラメータを使用することができるようにしているの
である。

【００４２】このため、本発明によれば、被消音空間の
温度・湿度等の環境状態が変化しても、騒音信号補正手
段或はフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメ
ータが実際の環境状態に適合しなくなって、これら各手
段において演算誤差を生じるようなことはなく、騒音信
号の補正、或はフィルタ係数の更新を、環境状態に影響
されることなく、正確に実行することが可能になる。従
って、本発明においても、残留騒音を速やかに且つ確実
に目標レベル以下に収束させることが可能になる。

【００４３】また次に、請求項３に記載のアクティブ型
騒音低減装置においては、請求項１に記載の収束係数演
算手段、或は請求項２に記載の演算データ記憶手段，環
境状態検出手段及び演算パラメータ変更手段に代えて、
残留騒音判定手段及び更新禁止手段を備えている。

【００４４】そして、残留騒音判定手段が、残留騒音検
出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予
め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定し、
この残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以
下に達したと判定されると、更新禁止手段が、その後、
残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越え
たと判定されるまでの間、フィルタ係数更新手段による
フィルタ係数の更新を禁止する。

【００４５】即ち、フィルタ係数更新手段は、予め設定
された適応制御アルゴリズム（つまり、Filtered-X LMS
アルゴリズム）に則って、適応デジタルフィルタのフィ
ルタ係数を残留騒音信号が最小となるように逐次更新す
るものであるが、残留騒音信号が目標レベル以下に達し
て、残留騒音を充分抑制できているときにも、フィルタ
係数の更新を継続していると、フィルタ係数の更新に使
用される各種パラメータの設定誤差や更新時の演算誤差
等によって、フィルタ係数を最適値から外れる方向に更
新してしまい、制御を却って悪化させてしまうことが考
えられる。

【００４６】そこで、本発明では、残留騒音信号が目標
レベル以下に達している状態では、フィルタ係数の更新
を禁止することにより、フィルタ係数が現在の最適値か
ら外れる方向に更新されるのを防止するようにしている
のである。この結果、本発明によれば、一旦制御目標を
達成したにもかかわらず、フィルタ係数の誤った更新に
より、残留騒音が増加して、制御目標から外れてしまう
ようなことはなく、制御の安定性を向上できる。

【００４７】また、フィルタ係数の更新を禁止している
状態で、騒音状態や環境状態が変化すると、フィルタ係
数がその状態に適合しなくなって、残留騒音が目標レベ
ルを越えることになるが、この場合には、今まで最適値
であったフィルタ係数を基準として（換言すれば、フィ
ルタ係数の最適値からのずれが最も小さい状態で）、フ
ィルタ係数の更新が再開されるので、この更新再開によ
りフィルタ係数を速やかに最適値に収束させることがで
きる。従って、本発明においても、残留騒音を速やかに
且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能にな
る。

【００４８】また次に、請求項４に記載のアクティブ型
騒音低減装置においては、請求項３に記載の装置に、更
に、被消音空間の温度・湿度等の環境状態を検出する環
境状態検出手段、及びその検出された環境状態の変化を
判定する環境変化判定手段が設けられている。そして、
更新禁止手段が、残留騒音信号が目標レベル以下の状態
にあり、フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更
新を禁止しているときに、環境変化判定手段にて被消音
空間内の環境状態が変化したと判断されると、フィルタ
係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させる。

【００４９】即ち、フィルタ係数の更新を禁止している
ときに被消音空間の環境状態が変化した場合には、フィ
ルタ係数は最適値から外れることになるので、本発明で
は、環境状態が変化した場合には、たとえ残留騒音信号
が目標レベル以下になっていても、フィルタ係数の更新
を再開させることにより、フィルタ係数を、変化する環
境状態に速やかに追従させるようにしているのである。

【００５０】このため、本発明によれば、請求項３に記
載の装置に比べて、被消音空間の環境変化が変化した際
にフィルタ係数をより速やかに最適値に近付けることが
でき、制御の収束性をより向上することが可能になる。
一方、請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置にお
いては、請求項１〜４に記載の発明と同様に、騒音検出
用マイクロホン、スピーカ、残留騒音検出用マイクロホ
ン、騒音信号補正手段、適応デジタルフィルタ、及びフ
ィルタ係数更新手段を備える他、制御音信号判定手段及
びフィルタ係数補正手段を備えている。

【００５１】そして、制御音信号判定手段が、適応デジ
タルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定され
た上限値を越えたか否かを判定し、この制御音信号判定
手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、
その後、制御音信号が上限値以下になるまで、フィルタ
係数補正手段が、フィルタ係数更新手段による演算結果
に１より小さい補正係数を乗じて、適応デジタルフィル
タのフィルタ係数を通常より小さい値に補正する。

【００５２】つまり、例えば、騒音状態の変化によっ
て、フィルタ係数更新用の収束係数がそのときの騒音状
態に適合しなくなり、その値が最適値に比べて大きい場
合には、フィルタ係数更新手段にて更新されるフィルタ
係数，延いては適応デジタルフィルタにて生成される制
御音信号も大きくなり、制御が不安定となって、残留騒
音を目標レベル以下に収束させることができなくなる。

【００５３】そこで、本発明では、こうした状態を、適
応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が上限値
を越えたか否かによって判定し、制御信号が上限値を越
えて制御が不安定になるような場合には、フィルタ係数
を通常より小さい値に補正することにより、適応デジタ
ルフィルタにて生成される制御音信号を抑制するのであ
る。この結果、本発明によれば、収束係数が大き過ぎる
場合に生じる発散を未然に防止して、制御を安定させ、
残留騒音を目標レベル以下に速やかに収束させることが
可能になる。

【００５４】なお、上記のように、騒音検出用マイクロ
ホン、スピーカ、残留騒音検出用マイクロホン、騒音信
号補正手段、適応デジタルフィルタ、及びフィルタ係数
更新手段を備えた一般的なアクティブ型騒音低減装置に
対して、請求項１に記載の装置においては収束係数演算
手段を、請求項２に記載の装置においては演算データ記
憶手段，環境状態検出手段及び演算パラメータ変更手段
を、請求項３に記載の装置においては残留騒音判定手段
及び更新禁止手段を、請求項４に記載の装置においては
残留騒音判定手段，環境状態検出手段，環境変化判定手
段及び更新禁止手段を、請求項５に記載の装置において
は、制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段を、
夫々設けることにより、制御の安定性及び収束性を向上
して、被消音空間内の騒音を確実且つ速やかに低減でき
るようにしているのであるが、これら各請求項１〜５に
記載の構成（手段）の一部または全てを組み合せれば、
これら各手段による相乗作用によって、より大きな騒音
低減効果を実現できのはいうまでもない。

【００５５】また次に、請求項６に記載のアクティブ型
騒音低減装置は、騒音検出用マイクロホン，スピーカ，
及び残留騒音検出用マイクロホンが、空気が流れる送風
路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに
沿って上流側から順に設けられた、送風路（ダクト）用
の騒音低減装置である。そして、各マイクロホンは、送
風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられてい
る。

【００５６】これは、図３に示した従来装置のように、
各マイクロホンを吸音材にて覆ってしまうと、各マイク
ロホンにて検出される騒音及び残留騒音の周波数特性が
実際のものから変化してしまい、装置内に騒音及び残留
騒音に対応した正確な騒音信号及び残留騒音信号を取り
込むことが難くなるためである。

【００５７】即ち、信号処理技術の分野では、コヒーレ
ンスという２つの信号間の相関性を表す指標が定義され
ている。コヒーレンスは０〜１の値で表され、その値が
１に近いほど相関性があって、コヒーレンスが高いと表
現される。そして、適応制御アルゴリズムに則った騒音
低減装置においては、騒音検出用マイクロホンにて検出
される騒音信号と残留騒音検出用マイクロホンにて検出
される残留騒音信号との間のコヒーレンスが高い程、騒
音低減が大きいことが知られている。このため、従来で
は、空気が流れる送風路内の騒音を低減する装置では、
各マイクロホンに送風路内の空気が直接当たることのな
いように、送風路に設けた吸音材にて各マイクロホンを
覆うようにしていたのであるが、これでは、吸音材によ
り各騒音検出信号の周波数特性が実際の騒音からずれて
しまい、騒音低減効果を良好に発揮できないことがあ
る。

【００５８】そこで本発明では、送風路の側面に防風板
を取り付け、その陰に各マイクロホンを配設することに
より、各マイクロホンからの騒音信号のコヒーレンスを
確保しつつ、各マイクロホンにて得られる騒音信号の周
波数特性が実際の騒音からずれるのを防止しているので
ある。このため、本発明によれば、送風路内の実際の騒
音状態に応じて、スピーカから放射する制御音を制御す
ることができ、上記各請求項１〜５に記載の装置におい
て、送風路内の騒音をより良好に低減することが可能に
なる。

【００５９】次に、請求項７に記載のアクティブ型騒音
低減装置においては、請求項６に記載の装置において、
更に、送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側
に空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けてい
る。これは、送風路を流れる空気が、防風板の陰に設け
た各マイクロホン側に回り込んで、各マイクロホンにて
得られる騒音信号のコヒーレンスが小さくなるのを防止
するためである。

【００６０】つまり、例えば送風路が直線状に形成さ
れ、空気が送風路に沿って真っ直ぐ流れるような場合に
は、その側面に設けた防風板の外側に空気が大量に流れ
込むことはなく、各マイクロホンがその回り込んだ空気
の影響を受けることは少ないが、送風路が曲っていた
り、或は送風路が直線状であっても送風路に空気を送り
込む送風器の特性等によって送風路内にて空気の流れが
乱れるような場合には、防風板の外側に空気が大量に流
れ込んで、その陰に設けたマイクロホンに大きな影響を
与えることがある。

【００６１】そこで、本発明では、各マイクロホンが設
けられた送風路の上流側に、空気の流れを層流状態に整
流する整流部品を設けることにより、各マイクロホン側
に空気が回り込むのを防止しているのである。この結
果、本発明によれば、各マイクロホンにて得られる騒音
信号のコヒーレンスを１に近い大きな値に保持すること
ができ、送風路内の騒音をより良好に低減することが可
能になる。

【００６２】

【実施例】以下に、本発明の実施例を図面と共に説明す
る。図１は、請求項１〜請求項７に記載の発明を全て適
用した実施例のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わ
すブロック図である。尚、本実施例のアクティブ型騒音
低減装置は、図３に示した従来装置と同様、空調ユニッ
トの送風器６から送風されてきた空調空気を自動車や列
車等の室内に開口した吹出口（図示せず）に導くダクト
２に設けられ、ダクト２内にて騒音を低減することによ
り、吹出口から室内に騒音が漏れ出すのを防止するため
のものである。

【００６３】図１に示す如く、本実施例のアクティブ型
騒音低減装置は、図３に示した従来装置と同様、騒音源
である空調ユニットの送風器６にできる限り近い位置に
配設された騒音検出用マイクロホン（騒音検出マイク）
１０と、騒音検出マイク１０から騒音を低減可能な最短
距離を隔てた下流側に配設された制御音発生用のスピー
カ１４と、スピーカ１４より更に下流に配設されて騒音
と制御音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出
用マイクロホン（残留騒音検出マイク）１２と、スピー
カ１４からダクト２内に放射させる制御音を制御するコ
ントローラ２０とを備えている。

【００６４】ダクト２の内壁には、従来装置と同様、騒
音（特に高周波の騒音）を低減するための吸音材４が貼
り付けられているが、図１におけるダクト断面図から明
らかなように、上記各マイク１０，１２は、吸音材４に
て覆われておらず、ダクト２の側面に防風板９を設ける
ことによって、空調空気の流路の外側（つまり防風板９
の陰）に形成された、マイク設置用のスペースに固定さ
れている。

【００６５】また、ダクト２の各マイク１０，１２の固
定位置近傍の上流側には、ダクト２内の空調空気の流れ
を層流状態に整流する、断面がハニカム格子状に形成さ
れた整流部品８ａ，８ｂが夫々設けられている。つま
り、この整流部品８ａ，８ｂにより空調空気の流れを層
流状態にして、空調空気が防風板９の外側に回り込ん
で、各マイク１０，１２にて得られる騒音信号及び残留
騒音信号のコヒーレンスが低下するのを防止している。

【００６６】また更に、騒音検出マイク１０とスピーカ
１４との間のダクト２の壁面には、ダクト２内の環境状
態として温度及び湿度を夫々検出する、環境状態検出手
段としての温度センサ１６及び湿度センサ１８が設けら
れており、コントローラ２０には、上記各マイク１０，
１２からの騒音信号及び残留騒音信号に加えて、これら
各センサ１６，１８による検出信号も入力される。

【００６７】なお、従来装置と同様、スピーカ１４のダ
クト２内部側には、吸音材４や防風板９は設けられてお
らず、スピーカ１４からダクト２内に制御音を直接放射
できるようにされている。次に、コントローラ２０は、
従来装置と同様、上記各マイク１０，１２から出力され
る騒音信号及び残留騒音信号を夫々増幅して、ノイズ成
分を除去し、デジタル信号に変換する、増幅器２１，２
２、アナログフィルタ２３，２４、及びＡ／Ｄ変換器２
５，２６を備えている。そして、各Ａ／Ｄ変換器２５，
２６にてデジタル信号に変換された騒音信号及び残留騒
音信号は、制御音信号（デジタル信号）を生成するデジ
タル信号処理部３０に入力され、このデジタル信号処理
部８０にて生成された制御音信号は、Ｄ／Ａ変換器４
１、アナログフィルタ４２及び増幅器４３を介して、ス
ピーカ１４に出力される。

【００６８】また、コントローラ２０には、従来装置と
同様の上記各部以外に、温度センサ１６及び湿度センサ
１８からの検出信号を増幅して、デジタル信号に変換す
る増幅器５２及びＡ／Ｄ変換器５３が備えられ、Ａ／Ｄ
変換器５３にてデジタル信号に変換された検出信号も、
デジタル信号処理部３０に入力される。

【００６９】次に、デジタル信号処理部３０は、従来装
置と同様、前記(2) 式に則って制御音信号Ｙを生成する
適応デジタルフィルタ（ＡＤＦ）３２を中心に構成され
ており、Ａ／Ｄ変換器２５から入力される騒音信号に対
する補正値Ｈを前記(0) 式に則って演算して騒音信号を
補正する、騒音信号補正手段としてのデジタルフィルタ
（ＤＦ）３４及び加算部３６と、加算部３６から出力さ
れる補正後の騒音信号Ｘに基づき前記(4) 式に則ってリ
ファレンス信号Ｒを生成し、このリファレンス信号Ｒと
Ａ／Ｄ変換器２６から入力される残留騒音信号ｅとに基
づき、前記(7)式に則って、残留騒音信号ｅが最小とな
るようにフィルタ係数Ｗを逐次演算する、フィルタ係数
更新手段としてのデジタルフィルタ（ＤＦ）３８及びフ
ィルタ係数演算部４０と、を備えている。

【００７０】またデジタル信号処理部３０には、従来装
置と同様の上記各部以外に、収束係数演算部４６、出力
レベル判定部４８、騒音レベル判定部５０、環境判定部
５４、及び伝達関数記憶部５６，５８が備えられてい
る。ここで、収束係数演算部４６は、本発明の収束係数
演算手段に相当し、加算部３６から出力される補正後の
騒音信号Ｘに基づき、時刻(n) における全騒音信号Ｘ
(n) の自乗総和ΣＸ(n)²を刻々求め、更に、その自乗総
和ΣＸ(n)²と、予め設定された定数α（但し、０＜α＜
２であり、実施結果では、０．０１程度が望ましい）
と、制御系の同定時に決定されるＤＦ３８のフィルタ係
数（換言すれば(4) 式に示す伝達関数Ｇe ）のタップ長
Ｌと、をパラメータとする次式(8) μ＝α／｛ΣＸ(n)²／Ｌ｝ …(8) を用いて、収束係数μの取り得る最大値を逐次算出し
て、フィルタ係数演算部４０がフィルタ係数Ｗの更新に
用いる収束係数μを設定する。

【００７１】また、伝達関数記憶部５６，５８は、本発
明の演算データ記憶手段に相当するものであり、伝達関
数記憶部５６には、ＤＦ３８及び収束係数演算部４６に
てリファレンス信号Ｒ及び収束係数μを演算するのに使
用される伝達関数Ｇe 及びこの伝達関数Ｇe に対応した
タップ長Ｌを表わす演算パラメータが、ダクト２の温度
及び湿度に応じて複数に区分された各環境状態毎に記憶
され、伝達関数記憶部５８には、ＤＦ３４にて騒音信号
に対する補正値Ｈを生成するのに使用される伝達関数Ｇ
s を表わす演算パラメータが、ダクト２の温度及び湿度
に応じて複数に区分された各環境状態毎に記憶されてい
る。

【００７２】また次に、環境判定部５４は、本発明の演
算パラメータ変更手段及び環境変化判定手段に相当す
る。即ち、環境判定部５４は、Ａ／Ｄ変換器５３から入
力されるダクト２の温度及び湿度を表わす検出信号に基
づき、ダクト２の環境状態が変化したか否かを判定し、
環境状態が変化していれば、現在の環境状態が予め区分
された環境状態のいずれに相当するか否かを判断して、
その判断結果に応じた演算パラメータ（つまりＧe ，
Ｌ，Ｇs ）を、各伝達関数記憶部５６，５８から、ＤＦ
３８，収束係数演算部４６，及びＤＦ３４に夫々出力さ
せる。

【００７３】一方、騒音レベル判定部５０は、本発明の
残留騒音判定手段及び更新禁止手段に相当するものであ
り、Ａ／Ｄ変換器２６から入力される残留騒音信号ｅが
所定の目標レベル以下であるか否かを判定して、残留騒
音信号ｅが目標レベル以下であれば、その後残留騒音信
号ｅが目標レベルを越えるか、環境判定部５４にてダク
ト２の環境状態が変化したと判断されるまで、フィルタ
係数演算部４０によるフィルタ係数の更新を禁止させ
る。

【００７４】また、出力レベル判定部４８は、本発明の
制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段に相当す
るものであり、ＡＤＦ３２にて生成された制御音信号Ｙ
が予め設定された上限値を越えたか否かを判定し、制御
音信号Ｙが上限値を越えている場合には、フィルタ係数
演算部４０に対してフィルタ係数Ｗに１より小さい補正
係数β（実施結果では、βは０．９５〜０．９９程度が
望ましい）にて通常より小さい値に補正させる。

【００７５】このようにデジタル信号処理部３０におい
ては、スピーカ１４からダクト２内に放射させる制御音
を制御するための各種演算処理が実行されるが、各演算
処理を実行する上記各部は、予め設定された手順に従い
各演算処理を繰返し実行する。そこで次に、上記のよう
にデジタル信号処理部３０において繰返し実行される上
記各演算処理の実行手順を図２に示すフローチャートに
沿って説明する。

【００７６】図２に示す如く、デジタル信号処理部３０
が起動されると、まずＳ１００（Ｓはステップを表わ
す）にて、以降の処理で使用されるフラグＦａ，Ｆｂを
リセット（０）したり、各種パラメータに初期値を設定
する初期設定処理を実行する。そして、続くＳ１１０に
て、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号
をＡ／Ｄ変換器５３を介して読込み、Ｓ１２０にて、そ
の読み込んだ検出信号（つまりダクト２の現在の環境状
態）に応じた伝達関数Ｇs ，Ｇe 及びタップ長Ｌを、伝
達関数記憶部５６，５８としてのメモリから読出し、こ
れら各値を以降の演算処理にて使用する演算パラメータ
として設定する。

【００７７】このようにＳ１２０にて、伝達関数Ｇs ，
Ｇe 等の演算パラメータが設定されると、Ｓ１３０に移
行し、騒音検出マイク１０からＡ／Ｄ変換器２５を介し
て入力される騒音信号から、後述のＳ２２０にて算出さ
れた最新の補正値Ｈ(n) を減じることにより、ダクト２
内の真の騒音信号Ｘ(n) を算出する、加算部３６として
の演算処理を実行する。尚、デジタル信号処理部３０が
起動された直後には、補正値Ｈ(n) が未だ演算されてい
ないことから、この場合には、補正値Ｈ(n) として、Ｓ
１００にて初期設定した初期値が使用される。

【００７８】そして、続くＳ１４０では、Ｓ１３０にて
算出した騒音信号Ｘ(n) とＳ１２０にて設定した最新の
伝達関数Ｇe とに基づき、前記(4) 式を用いて、フィル
タ係数Ｗ更新のためのリファレンス信号Ｒ(n) を算出す
る、ＤＦ３８としての演算処理を実行する。

【００７９】次にＳ１５０では、前記(8) 式を用いて収
束係数μを算出するのに必要なパラメータである、現時
刻(n) の騒音信号Ｘ(n) の自乗総和ΣＸ(n)²を、Ｓ１３
０にて算出した騒音信号Ｘ(n) に基づき算出し、続くＳ
１６０にて、この算出した自乗総和ΣＸ(n)²と、Ｓ１２
０にて設定したタップ長Ｌと、定数αとに基づき、前記
(8) 式を用いて収束係数μを算出する、収束係数演算部
４６としての演算処理を実行する。

【００８０】こうして収束係数μが算出されると、今度
はＳ１７０にて、フラグＦｂがリセット（０）されてい
るか否かを判断し、フラグＦｂがリセットされていれ
ば、Ｓ１８０に移行し、フラグＦｂがセット（１）され
ていれば、Ｓ２１０に移行する。尚、このフラグＦｂ
は、後述の処理により、残留騒音信号ｅの信号レベルが
目標レベルｅo 以下であると判断されたときにセットさ
れ、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅo を越
えるか、環境状態が変化したときにリセットされるフラ
グＦｂである。つまり、Ｓ１７０では、フラグＦｂの状
態から、フィルタ係数Ｗの更新を行なうか否かを判定す
る。

【００８１】次に、フラグＦｂがリセットされており、
Ｓ１７０にてフィルタ係数Ｗの更新を行なうと判定され
た場合に実行されるＳ１８０では、フラグＦａがリセッ
トされているか否かを判断し、フラグＦａがリセットさ
れていればＳ１９０に移行し、逆にフラグＦａがセット
されていれば、Ｓ２００に移行する。尚、このフラグＦ
ａは、以降の処理で、制御音信号Ｙが予め設定された上
限値Ｙmax を越えたと判断されたときにセットされ、逆
に制御音信号Ｙが上限値Ｙmax 以下であるときにリセッ
トされるフラグである。つまり、Ｓ１８０では、このフ
ラグＦａの状態から制御音信号Ｙが上限値Ｙmax を越え
たか否かを判断する。

【００８２】次に、フラグＦａがリセットされており、
制御音信号Ｙが上限値Ｙmax 以下であるときに実行され
るＳ１９０では、現在のフィルタ係数Ｗ(n) と、Ｓ１４
０にて算出されたリファレンス信号Ｒ(n) と、Ｓ１６０
にて算出された収束係数μと、残留騒音検出マイク１２
からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号
ｅ(n) とに基づき、前記(7) 式をそのまま用いてフィル
タ係数Ｗ(n+1) を算出（更新）する。

【００８３】また逆に、フラグＦａがセットされてお
り、制御音信号Ｙが上限値Ｙmax を越えているときに実
行されるＳ２００では、現在のフィルタ係数Ｗ(n) と、
Ｓ１４０にて算出されたリファレンス信号Ｒ(n) と、Ｓ
１６０にて算出された収束係数μと、残留騒音検出マイ
ク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒
音信号ｅ(n) とに基づき、前記(7) 式に補正係数β（β
＜１）を乗じた次式(9) Ｗ(n+1) ＝β｛Ｗ(n) −２μ・ｅ(n) ・Ｒ(n) ｝ …(9) を用いてフィルタ係数Ｗ(n+1) を算出（更新）する。つ
まり、制御音信号Ｙが上限値Ｙmax を越えている場合に
は、通常用いられるフィルタ係数Ｗの演算式(7)式に補
正係数βを乗じた演算式(9) を用いることにより、フィ
ルタ係数Ｗを通常より小さい値に補正するのである。

【００８４】このように、フィルタ係数演算部４０とし
てのＳ１９０又はＳ２００にてフィルタ係数Ｗが更新さ
れるか、Ｓ１７０にてフィルタ係数Ｗの更新を実行しな
いと判断されると、Ｓ２１０に移行して、現在設定され
ている最新のフィルタ係数Ｗと、Ｓ１３０にて算出され
た補正後の騒音信号Ｘ(n) とに基づき、前記(2) 式を用
いて制御出力（つまり制御音信号）Ｙ(n) を算出する、
ＡＤＦ３２としての演算処理を実行する。

【００８５】そして続くＳ２２０では、Ｓ２１０にて算
出した制御音信号Ｙ(n) と、Ｓ１２０にて設定された最
新の伝達関数Ｇs とに基づき、前記(0) 式を用いて、次
回にＳ１３０にて騒音信号Ｘ(n) を算出するのに使用さ
れる補正値Ｈ(n) を算出する、ＤＦ３４としての演算処
理を実行する。

【００８６】次に、Ｓ２３０では、Ｓ２１０にて算出し
た制御音信号Ｙが予め設定された上限値Ｙmax 以下であ
るか否かを判断する、出力レベル判定部４８としての判
定処理を実行する。そして、制御音信号Ｙが上限値を越
えている場合には、上記Ｓ２００にてフィルタ係数Ｗを
更新させるために、Ｓ２４０にてフラグＦａをセットし
た後、上記Ｓ１３０に移行し、逆に、制御音信号Ｙが上
限値Ｙmax 以下であれば、上記Ｓ１９０にてフィルタ係
数Ｗを更新させるために、Ｓ２５０にてフラグＦａをリ
セットし、Ｓ２６０に移行する。

【００８７】Ｓ２６０では、残留騒音検出マイク１２か
らＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅ
の信号レベルを検出し、続くＳ２７０にて、その検出し
た残留騒音信号ｅの信号レベルが予め設定された目標レ
ベルｅo 以下であるか否かを判断する、騒音レベル判定
部５０としての判定処理を実行する。そして、残留騒音
信号ｅの信号レベルが目標レベルｅo を越えていれば、
フィルタ係数Ｗの更新を実行させるために、Ｓ２８０に
てフラグＦｂをリセットした後、上記Ｓ１３０に移行
し、逆に残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅo
以下であれば、フィルタ係数Ｗの更新を禁止するため
に、Ｓ２９０にてフラグＦｂをセットし、Ｓ３００に移
行する。

【００８８】次にＳ３００では、温度センサ１６及び湿
度センサ１８からの検出信号をＡ／Ｄ変換器５３を介し
て読込み、Ｓ３１０にて、その読み込んだ温度センサ１
６及び湿度センサ１８からの検出信号（つまりダクト２
の現在の環境状態）が、伝達関数Ｇs ，Ｇe 及びタップ
長Ｌ等の演算パラメータを変更すべき状態まで変化した
か否かを判断する、環境判定部５４としての判定処理を
実行する。そして、Ｓ３１０にて、環境状態が変化して
いないと判断された場合には、そのまま上記Ｓ１３０に
移行し、逆に環境状態が変化したと判断されると、フィ
ルタ係数Ｗの更新を通常通り実行させるために、Ｓ３２
０にてフラグＦｂをリセットする。そして、Ｓ３２０に
てフラグＦｂをリセットした後は、変化した環境状態に
対応した演算パラメータを再設定するために、上記Ｓ１
２０に移行する。

【００８９】以上説明したように、本実施例のアクティ
ブ型騒音低減装置においては、ＡＤＦ３２のフィルタ係
数Ｗを更新するに当たって使用される収束係数μを、全
騒音信号の自乗総和に基づき、前記(8) 式を用いて逐次
算出するようにしているため、ダクト２の実際の騒音状
態に応じて常に最適な収束係数μを設定することがで
き、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収
束させることができる。

【００９０】また、ＤＦ３８，ＤＦ３４のフィルタ係数
（つまり伝達関数Ｇe ，Ｇs ）や、収束係数μを演算す
るのに使用されるＤＦ３８のフィルタ係数のタップ長Ｌ
は、ダクト２の環境状態（温度・湿度）に応じて変化す
るが、本実施例では、予め、複数に区分した各環境状態
毎に、各環境状態に適合したフィルタ係数及びタップ長
Ｌを設定・記憶しておき、これら複数のフィルタ係数及
びタップ長Ｌの中から現在の環境状態に対応したフィル
タ係数及びタップ長Ｌを選択して、ＤＦ３４，ＤＦ３
８，収束係数演算部４６による演算処理を実行させる。
従って、本実施例によれば、ＤＦ３４，ＤＦ３８，収束
係数演算部４６において、ダクト２の環境状態の影響さ
れることなく、現在の環境状態に対応した正確な演算結
果を得ることができ、これによっても、残留騒音を速や
かに且つ確実に目標レベル以下に収束させることができ
る。

【００９１】また更に、本実施例では、残留騒音の信号
レベルが予め設定された目標レベル以下に達した場合に
は、その後、残留騒音の信号レベルが目標レベルを越え
るか、ダクト２の環境状態が変化するまでの間、フィル
タ係数演算部４０によるフィルタ係数Ｗの更新を禁止す
る。このため、残留騒音を目標レベル以下に低減できて
いるときに、フィルタ係数の更新を継続することによっ
て、フィルタ係数を最適値から外れる方向に更新してし
まい、制御を却って悪化させてしまうといったことはな
く、制御の安定性を向上できる。

【００９２】また、本実施例では、ＡＤＦ３２により生
成した制御音信号が予め設定された上限値を越えた場合
には、その後、制御音信号が上限値以下になるまで、フ
ィルタ係数Ｗを前記(9) 式を用いて更新することによ
り、フィルタ係数Ｗを補正係数βにて通常より小さい値
に補正する。このため、本発明によれば、収束係数μの
誤演算等によって生じる制御の発散を未然に防止して、
制御を安定性を向上することができる。

【００９３】そしてこのように、本実施例では、デジタ
ル信号処理部３０において各種演算処理を実行するのに
使用される各パラメータを、ダクト２内の騒音状態，環
境状態に対応した最適値になるように設定し、またその
制御結果（残留騒音，制御音）を監視しながら、ＡＤＦ
３２のフィルタ係数Ｗの更新を禁止したり、フィルタ係
数Ｗを補正するようにしているので、これら各対策の相
乗作用によって、ダクト２内，延いてはダクト２の吹出
口から空調空気を受ける室内の騒音を、騒音状態，環境
状態に影響されることなく、常に良好に低減することが
可能になる。

【００９４】また更に、本実施例では、こうしたデジタ
ル信号処理部３０における演算処理の改善に加えて、騒
音検出マイク１０及び残留騒音検出マイク１２をダクト
２の側面に設けた防風板９の陰に固定し、しかもその上
流側に空気の流れを層流状態に整流する断面ハニカム格
子状の整流部品８ａ，８ｂを設けることにより、ダクト
２内の騒音及び残留騒音を、その周波数特性を変化させ
ることなく、各マイク１０，１２にて正確に検出できる
ようにしている。従って、本実施例によれば、デジタル
信号処理部３０に入力される騒音信号及び残留騒音信号
のコヒーレンスを高めることができ、これによっても、
制御精度を向上して、ダクト２内の騒音低減効果を高め
ることができる。

【００９５】以上本発明の一実施例について説明した
が、本発明はこうした実施例に限定されることはなく、
種々の態様をとることができる。例えば、本実施例で
は、送風器６からの空調空気を車室内に送風するダクト
２内の騒音を低減する装置について説明したが、室内の
複数箇所の騒音を検出して、複数のスピーカから室内に
向けて制御音を放射することにより、室内の騒音を直接
低減する装置であっても、本発明を適用して、上記と同
様の効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のアクティブ型騒音低減装置の構成を
表わすブロック図である。

【図２】 実施例のデジタル信号処理部における演算処
理の実行手順を表わすフローチャートである。

【図３】 従来のアクティブ型騒音低減装置の構成を表
わすブロック図である。

【符号の説明】

２…ダクト ４…吸音材 ６…送風器 ８ａ，８
ｂ…整流部品 ９…防風板 １０…騒音検出マイク １２…残留騒
音検出マイク １４…スピーカ １６…温度センサ １８…湿度セ
ンサ ２０…コントローラ ２１，２２，４３，５２…増幅
器 ２３，２４，４２…アナログフィルタ ２５，２５，
５３…Ａ／Ｄ変換器 ４１…Ｄ／Ａ変換器 ３０…デジタル信号処理部 ３２…ＡＤＦ（適応デジタルフィルタ） ４０…フィ
ルタ係数演算部 ３４，３８…ＤＦ（デジタルフィルタ） ３６…加算
部 ４６…収束係数演算部 ４８…出力レベル判定部
５４…環境判定部 ５０…騒音レベル判定部 ５６，５８…伝達関数記憶
部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０４Ｒ 3/02 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｂ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被消音空間内に制御音を放射して騒音と
   干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音
   低減装置であって、 騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられ
   た騒音検出用マイクロホンと、 制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するス
   ピーカと、 該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を
   検出する残留騒音検出用マイクロホンと、 前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前
   記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の
   伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒
   音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の
   制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を
   補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真
   の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、 該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処
   理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更
   新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタ
   と、 前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残
   留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音
   信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから
   前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に
   対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最
   小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係
   数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、 前記騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総
   和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演
   算式を用いて、前記フィルタ係数更新手段にてフィルタ
   係数の更新に用いられる収束係数を逐次算出する収束係
   数演算手段と、 を備えたことを特徴とするアクティブ型騒音低減装置。
2. 【請求項２】 被消音空間内に制御音を放射して騒音と
   干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音
   低減装置であって、 騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられ
   た騒音検出用マイクロホンと、 制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するス
   ピーカと、 該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を
   検出する残留騒音検出用マイクロホンと、 前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前
   記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の
   伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒
   音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の
   制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を
   補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真
   の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、 該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処
   理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更
   新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタ
   と、 前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残
   留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音
   信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから
   前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に
   対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最
   小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係
   数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、 前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使
   用される前記各演算パラメータのうちの少なくとも一つ
   を、被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を区分した
   各環境状態毎に各々設定してなる演算データを記憶する
   演算データ記憶手段と、 前記被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する
   環境状態検出手段と、 該環境状態検出手段にて検出された環境状態に基づき、
   上記演算データ記憶手段に記憶された演算データの中か
   ら現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択し、
   前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使
   用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、該
   選択した演算パラメータに変更する演算パラメータ変更
   手段と、 を備えたことを特徴とするアクティブ型騒音低減装置。
3. 【請求項３】 被消音空間内に制御音を放射して騒音と
   干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音
   低減装置であって、 騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられ
   た騒音検出用マイクロホンと、 制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するス
   ピーカと、 該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を
   検出する残留騒音検出用マイクロホンと、 前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前
   記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の
   伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒
   音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の
   制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を
   補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真
   の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、 該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処
   理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更
   新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタ
   と、 前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残
   留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音
   信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから
   前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に
   対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最
   小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係
   数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、 前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残
   留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか
   否かを判定する残留騒音判定手段と、 該残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下
   に達したと判定されると、その後、前記残留騒音判定手
   段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定される
   までの間、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係
   数の更新を禁止する更新禁止手段と、 を備えたことを特徴とするアクティブ型騒音低減装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載のアクティブ型騒音低減
   装置において、 被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境
   状態検出手段と、 該環境状態検出手段にて検出された被消音空間内の環境
   状態が変化したか否かを判定する環境変化判定手段と、 を備え、前記更新禁止手段は、前記フィルタ係数更新手
   段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、前
   記環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化
   したと判断されると、前記フィルタ係数更新手段による
   フィルタ係数の更新を再開させることを特徴とするアク
   ティブ型騒音低減装置。
5. 【請求項５】 被消音空間内に制御音を放射して騒音と
   干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音
   低減装置であって、 騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられ
   た騒音検出用マイクロホンと、 制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するス
   ピーカと、 該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を
   検出する残留騒音検出用マイクロホンと、 前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前
   記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の
   伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒
   音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の
   制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を
   補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真
   の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、 該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処
   理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更
   新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタ
   と、 前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残
   留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音
   信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから
   前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に
   対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最
   小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係
   数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、 前記適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が
   予め設定された上限値を越えたか否かを判定する制御音
   信号判定手段と、 該制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えた
   と判断されると、その後、該制御音信号が上限値以下に
   なるまで、上記フィルタ係数更新手段による演算結果に
   １より小さい補正係数を乗じて、前記適応デジタルフィ
   ルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正するフィ
   ルタ係数補正手段と、 を備えたことを特徴とするアクティブ型騒音低減装置。
6. 【請求項６】 騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及
   び残留騒音検出用マイクロホンは、空気が流れる送風路
   の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿
   って上流側から順に設けられ、しかも各マイクロホン
   は、該送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付け
   られていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいず
   れかに記載のアクティブ型騒音低減装置。
7. 【請求項７】 送風路の各マイクロホンの取付位置近傍
   の上流側には、空気の流れを層流状態に整流する整流部
   品を設けたことを特徴とする請求項６に記載のアクティ
   ブ型騒音低減装置。