JPH0850492A - 能動的消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 安価に能動的消音装置を構成する。 【構成】 等価時間サンプリングパルス発生部２１によ
り、一定回転数の一周期に対するサンプリングパルスを
複数周期にわたり時間的にずらせて繰り返して発生させ
て、Ａ／Ｄ変換部２２によりＡ／Ｄ変換されたデータを
メモリ２３に格納し、復元部２４によりメモリ２３に格
納されたＡ／Ｄ変換データを並び換えて１周期の信号を
復元する。このようにすることにより低速のＡ／Ｄ変換
器、低速かつ汎用の信号処理プロセッサでも能動的消音
装置を構成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は能動的消音装置に関し、
より詳しくは所定期間の間、回転数一定で運転される騒
音源に起因する騒音を消音する能動的消音装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】エンジンなどの騒音源からの騒音を消音
する方法としては、消音材を騒音源回りに配設する方法
が従来から知られている。近年、消音材で消音しにくい
低周波域（１００Ｈｚ付近〜５００Ｈｚ付近）の騒音を
消音する方法として、能動的消音装置が実用化されてい
る。この能動的消音装置の一例としては、特公平３−２
５６７９号に開示されている能動音響減衰器、特開平３
−２０４３５４号に開示されている自動車の車室内のこ
もり音を低減する装置などがある。これらの能動的消音
装置においては、騒音源で発生した一次音の振幅および
位相を測定するマイクなどで構成される一次音検出部
と、アンチノイズ信号に基づいて相殺音を発生する相殺
音発生用スピーカと、一次音が相殺音発生用スピーカま
で進む間に相殺音を発生させるアンチノイズ信号を生成
するアンチノイズ信号生成部と、一次音と相殺音を重ね
合わせた結果の消し残した音（残留音）を検出するマイ
クとを備えている。

【０００３】そして、アンチノイズ信号生成部は、音場
の持つ伝達特性、温度、湿度による変化要因を考慮しな
がら、リアルタイムでアンチノイズ信号の振幅と位相を
変化させる。このため、アンチノイズ信号生成部は、可
変なタップ重み（フィルタ係数）を有するデジタルフィ
ルタと、そのフィルタを制御する適応アルゴリズム（例
えば、ＬＭＳアルゴリズム）を備え、残留音が最小とな
るようにフィルタ係数を刻々と更新するようにしてあ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような能動的消音
装置においては、一次音検出部で検出されたアナログ信
号をデジタル信号に高精度、かつ高速に変換する高機能
なＡ／Ｄ変換器が必要となる。また、アンチノイズ信号
生成部においても、適応アルゴリズムをリアルタイムで
実行するために高速演算処理を行うことのできる高機能
な信号処理専用プロセッサ（ＤＳＰ）が必要になる。上
記高機能なＡ／Ｄ変換器および高機能な信号処理専用プ
ロセッサ（ＤＳＰ）は汎用のものに比べて非常に高価で
あり、能動的消音装置が適用される装置が高価になる問
題が生じる。また、このコストの問題が、能動的消音装
置の汎用性を狭める結果となっている。

【０００５】

【発明の目的】本発明は上記の問題点に鑑みてなされた
ものであり、安価に構成でき、適用できる範囲を広げる
ことができる能動的消音装置を提供することを目的とし
ている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの、請求項１の能動的消音装置は、所定期間の間、一
定回転数で運転される騒音源からの騒音を消音する能動
的消音装置であり、騒音源の周期基準信号を検出する周
期基準信号検出手段と、騒音に対する相殺音をアンチノ
イズ信号に基づいて発生する相殺音発生手段と、騒音と
相殺音の干渉によって残った残留騒音を検出する残留騒
音検出手段と、周期基準信号検出手段により検出された
周期基準信号に基づいて一定回転数の一周期に対するサ
ンプリングパルスを複数周期にわたり時間的にずらせて
繰り返して発生させる等価時間サンプリングパルス発生
手段と、等価時間サンプリングパルス発生手段によって
発生されたサンプリングパルスに基づき、騒音に関する
参照信号をサンプリングして所定数のデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換手段と、所定数のデジタル信号を一時
的に保持するメモリ手段と、メモリ手段に保持された所
定数のデジタル信号を並び換えて一周期に対応する信号
に復元する復元手段と、復元された信号と残留騒音検出
手段が検出した残留騒音信号とに基づいてアンチノイズ
信号を生成するアンチノイズ信号生成手段とを含むこと
を特徴とする。

【０００７】なお、騒音に関する参照信号の取り方とし
ては、騒音の一次音をマイクなどにより検出した一次騒
音信号を使用する場合や、騒音源の騒音と相関のある騒
音源の信号（例えば、エンジンの回転信号など）に基づ
いて参照信号を生成する場合などが採用できる。請求項
２の能動的消音装置は、騒音源が包囲部材により包囲さ
れたエンジンであり、包囲部材に設けられたエンジン吸
排気用の吸気口、排気口の少なくとも一方から放射され
るエンジン音を相殺音発生手段からの相殺音で消音す
る。

【０００８】

【作用】請求項１の能動的消音装置であれば、等価時間
サンプリングパルス発生手段が一定回転数の一周期に対
するサンプリングパルスを周期基準信号の複数周期にわ
たり時間的にずらせて繰り返して発生させ、Ａ／Ｄ変換
手段がそのサンプリングパルスに基づき、騒音に関する
参照信号をサンプリングして所定数のデジタル信号に変
換し、復元手段がメモリ手段に保持された所定数のデジ
タル信号を並び換えて一周期に対応する信号に復元す
る。したがって、Ａ／Ｄ変換手段は周期基準信号の周期
に拘束されることなく、サンプリングパルスの時間間隔
においてＡ／Ｄ変換処理を行えばよく、Ａ／Ｄ変換手段
の処理速度が比較的遅い場合でも、能動的消音装置に適
用することができる。

【０００９】また、アンチノイズ信号生成手段に使用さ
れる信号処理用プロセッサの処理も同様に、周期基準信
号の複数周期分毎に所定演算処理を行えば良いので、専
用かつ、高速の信号処理プロセッサを採用する必要がな
く、低速汎用のプロセッサで処理できることになる。こ
のように、Ａ／Ｄ変換手段およびアンチノイズ信号生成
手段の構成を安価なものにすることができるので、コス
トの低減と、能動的消音装置が適用される範囲を広げる
ことが可能になる。

【００１０】請求項２の能動的消音装置であれば、エン
ジンの吸排気上、どうしても設けることが必要な吸気
口、排気口において、その吸気口、排気口から放射され
るエンジンの騒音を相殺音発生手段からの相殺音で消音
することができる。

【００１１】

【実施例】以下、実施例を示す添付図面によって詳細に
説明する。図１は本発明の能動的消音装置の一実施例と
しての車室用消音装置を示す概略斜視図、この車室用消
音装置は建設機械や農業機械の車室のこもり音を消音す
るために使用される。図２は車室用消音装置のブロック
図である。図１において、建設機械２の車体２ａの後方
には回転数一定で運転される４気筒ディーゼルエンジン
４が搭載されており、エンジン４の前方の車室３には作
業車が座る座席５が設けられている。

【００１２】車室用消音装置１は、エンジン４からの一
次騒音を検出する一次騒音検出用マイク９と、エンジン
４の回転信号を検出するエンジン回転信号検出部１０
と、アクティブノイズコントローラ（以下、ＡＮＣコン
トローラと称する）１１と、車室３の座席５の下側所定
位置に設けられた相殺音発生用スピーカ１２と、車室天
井の所定位置に設けられた残留騒音検出用マイク１３と
を有している。一次騒音検出用マイク９はエンジン４か
ら車室３に伝わる騒音をエンジン４の近くで検出するも
のである。なお、エンジン回転信号検出部１０は、エン
ジン騒音がエンジン４の回転と相関があることから設け
ている。

【００１３】ＡＮＣコントローラ１１は、エンジン回転
信号検出部１０のエンジン回転信号（周期基準信号）に
基づいて一定回転数の一周期に対するサンプリングパル
スを複数周期にわたり時間的にずらせて繰り返して発生
させる等価時間サンプリングパルス発生部２１と、サン
プリングパルスのタイミングにより、一次騒音検出用マ
イク９からの参照信号をデジタル信号に変化するＡ／Ｄ
変換部２２と、Ａ／Ｄ変換データを格納するメモリ２３
と、メモリ２３に格納されたＡ／Ｄ変換データを並び換
えて１周期の信号を復元する復元部２４と、残留騒音検
出用マイク１３からの残留騒音信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換部２５と、復元された１周期の信号と
残留騒音信号に基づいてアンチノイズ信号を生成するア
ンチノイズ信号生成部２６と、アンチノイズ信号をアナ
ログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２７とを有している。
等価時間サンプリングパルス発生部２１は、基準となる
クロックパルスを発生する基準クロック発生部２１ａと
基準クロックパルスを分周してサンプリングパルスを生
成する分周部２１ｂとを備えている。

【００１４】なお、アンチノイズ信号生成部２６は、デ
ジタルフィルタ部とＬＭＳアルゴリズム制御部を有し、
残留騒音検出用マイク１３によって検出された残留騒音
信号と復元された１周期の信号に基づいて、デジタルフ
ィルタ部のフィルタ係数の更新を行うように構成してあ
る。上記構成の車室用消音装置の主要部の作用につい
て、図３に示すフローチャート、図４に示すタイムチャ
ートに従って説明する。

【００１５】まず、ステップＳＰ１においてエンジン４
が駆動される回転数に基づいてサンプリング周期の設
定、メモリ２３の内容のクリアなどの初期設定を行な
い、ステップＳＰ２において等価時間サンプリングパル
ス発生部２１からのサンプリングパルス（図４（ａ）参
照）に基づいて、一次騒音検出用マイク９からの参照信
号（図４（ｂ）参照）のサンプリングを行なってＡ／Ｄ
変換部２２でＡ／Ｄ変換を行ない、ステップＳＰ３にお
いてメモリ２３へのＡ／Ｄ変換データの格納を行ない、
ステップＳＰ４においてｎ周期、ｍポイント（例えば、
図４（ｂ）において４周期、８ポイント）のサンプリン
グが終了したか否かを判別し、終了していないと判別さ
れた場合は、ステップＳＰ２のサンプリングを繰り返
す。

【００１６】そしてステップＳＰ４において所定数のサ
ンプリングが終了したと判別された場合は、ステップＳ
Ｐ５において、復元部２４がメモリ２３に格納されたデ
ータを並び換えて１周期の信号を復元し（図４（ｃ）参
照）、ステップＳＰ６においてアンチノイズ信号生成部
２６が残留騒音信号と復元された１周期の信号に基づい
て、アンチノイズ信号を生成し、ステップＳＰ７におい
て制御を終了させるか否かを判別し、終了しない場合は
ステップＳＰ２から処理を繰り返し、制御を終了させる
場合は一連の処理を終了する。

【００１７】なお、アンチノイズ信号に基づいた相殺音
が相殺音発生用スピーカ１２から発生されると、その相
殺音は車室３内でエンジン４から発生伝達する騒音と干
渉する。そして、残留騒音検出用マイク１３により検出
された残留騒音信号が小さくなるように、アンチノイズ
信号生成部２６のデジタルフィルタのフィルタ係数を変
えることにより、騒音を消すのに最適なものに相殺音の
特性を変化させる。

【００１８】本来、エンジン回転信号から生成した周期
基準信号の周波数をｆｍとすれば、サンプリング定理に
より、２・ｆｍのサンプリングに対応できる高速、高精
度のＡ／Ｄ変換器および信号処理プロセッサが必要にな
るが、この実施例の構成であると、エンジンの回転数は
十分に長い時間において一定なので、１周期に必要なサ
ンプリング数を４周期にわたり等価時間サンプリング
（あるタイミングの規則に従ったサンプリング）する方
法を用いることにより、低速のＡ／Ｄ変換器および汎用
のプロセッサで処理可能になり、コスト的に大幅な低減
が可能になる。なお、当然のことながら、１周期を作り
出すために必要な周期と、その周期内でのサンプリング
数は実施例の場合に限定されない。

【００１９】

【実施例２】次に、本発明の能動的消音装置をエンジン
発電機に適用した第２実施例について説明する。図５は
エンジン発電機の概略構成図であり、防音ケース３１内
にエンジン３２と発電機３３とが横方向に並んで配設し
てある。防音ケース側面３１ａの所定位置にはエンジン
３２の吸気を行う吸気口３４が設けられ、防音ケース上
面３１ｂのほぼ中央部にはエンジン３２の排気および防
音ケース３１内の熱気を排気する排気口３５が設けられ
ている。排気口３５の上部には排気口３５を覆う排気カ
バー部材３６が固設され、排気カバー部材３６の基端側
の排気口３５近くには相殺音発生スピーカ１２を設け、
排気カバー部材３６の先端側には残留音検出マイク１３
を設けてある。

【００２０】また、防音ケース３１内の所定位置にはＡ
ＮＣコントローラ１１が配設してあり、エンジン３２に
はエンジン回転信号検出部１０が設けてある。図示して
いないが排気口３５近くには、ラジエータが設けられ、
ラジエータの熱を効率良く防音ケース外に放熱するよう
にしてある。吸気口３４から排気口３５に至る通風経路
は防音ケース３１内にこもる熱気を十分に排気するよう
に構成してある。

【００２１】このエンジン発電機においては、前記実施
例と同様に複数のエンジン回転信号の周期から一周期の
信号を生成するようにしているので、低速のＡ／Ｄ変換
部、汎用の信号処理プロセッサを使用でき、エンジン発
電機の価格を大幅に上げることなく消音装置を適用する
ことができる。また、排気口３５上部に排気カバー部材
３６を固設して単純な排気管状の排気通路を形成してあ
るので、相殺音を演算により求める場合の音の伝達特性
が計算しやすい。さらに、空気の出る排気口３５から大
きな騒音が出やすいが、排気口３５に相殺音発生用スピ
ーカ１２が設けてあるので消音効果が高いとともに、排
気カバー部材３６自体がダクトのような機能を果たし、
低周波領域の音波に対して平面波としての伝搬を可能と
し、一層消音効果を高めることができる。

【００２２】また、残留音検出マイク１３を排気通路の
出口近くに設けているので、排気通路から出る騒音特性
を的確に把握できる。さらに排気通路を防音ケース３１
の上部に形成することにより、構造上安定性が得られる
とともに、相殺音発生用スピーカ１２の配設が容易にな
る。この発明は上記実施例に限定されるものではなく、
この発明の要旨を変更しない範囲内において種々の設計
変更を施すことが可能である。以下、そのような実施例
を説明する。

【００２３】（１）前記第１実施例では、所定期間の
間、回転数一定で駆動される騒音源が、エンジンである
場合を示したが、そのような周期性のある騒音源として
はエンジンの他、モータ、コンプレッサーなどが例示で
きる。また、前記第１実施例においては、車室用消音装
置に適用した場合を示したが、所定期間の間、回転数一
定で運転される、その他の機械、閉空間設備などにおい
ても適用が可能である。 （２）前記第１，第２実施例において、エンジンが複数
の回転数レベルで運転される場合は、等価時間サンプリ
ングパルス発生部２１はそれらの回転数レベルに応じ
て、それぞれのサンプリングパルスを発生させるように
すれば、複数の回転数レベルを有するエンジンにおいて
も同様に実施することができる。

【００２４】（３）前記第１実施例においては、周期基
準信号をエンジンの回転信号に基づいて生成する構成を
示した。しかし、エンジンが一定回転数で運転される時
は、その騒音もマクロ的（数秒単位）にみれば周期的で
あり、信号パータンもほぼ同じになるので、本発明は、
マイクにより所定のタイミングで一次騒音信号を収集し
てその信号を周期基準信号とする方式にも適用できる。
なお、その場合はエンジンの回転信号を位相基準として
使用することが好ましい。

【００２５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、一定回転数の一周期に対するサンプリングパルスを
周期基準信号の複数周期にわたり時間的にずらせて繰り
返して発生させ、そのサンプリングパルスに基づき、騒
音に関する参照信号をサンプリングして所定数のデジタ
ル信号に変換し、メモリに保持された所定数のデジタル
信号を並び換えて一周期に対応する信号に復元するよう
にしているので、比較的低速で安価なＡ／Ｄ変換手段、
汎用で安価な信号処理プロセッサを使用することがで
き、能動的消音装置を安価に構成できるとともに、従来
なら価格的に適用が難しかった装置にも適用できるの
で、能動的消音装置が適用される範囲を広げることがで
きるという特有の効果を奏する。

【００２６】請求項２の発明は、請求項１の発明の効果
に加え、構造上消音しにくい、吸気口、排気口を備えた
防音ケースを有するエンクロージャ型エンジンにおい
て、防音ケースから漏れる騒音を低減することができる
という特有の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の能動的消音装置を室内消音装置に適用
した場合を示す概略斜視図である。

【図２】本発明の一実施例を示す室内消音装置のブロッ
ク図である。

【図３】室内消音装置の主要部の作用を示すフローチャ
ートである。

【図４】室内消音装置の各部の信号を示す図である。

【図５】本発明の第２実施例を示すブロック図である。

【符号の説明】

４…エンジン、１０…エンジン回転信号検出部、１２…
相殺音発生用スピーカ、１３…残留騒音検出用マイク、
２０…基準信号生成部、２１…等価時間サンプリングパ
ルス発生部、２２…Ａ／Ｄ変換部、２３…メモリ、２４
…復元部、２６…アンチノイズ信号生成部、３１…防音
ケース、３２…エンジン、３４…吸気口、３５…排気
口。

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 Ｈ０３Ｂ 28/00 Ｂ 9182−5Ｊ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定期間の間、一定回転数で運転される
   騒音源（４）（３２）からの騒音を消音する能動的消音
   装置であり、 騒音源（４）（３２）の周期基準信号を検出する周期基
   準信号検出手段（１０）と、騒音に対する相殺音をアン
   チノイズ信号に基づいて発生する相殺音発生手段（１
   ２）と、騒音と相殺音の干渉によって残った残留騒音を
   検出する残留騒音検出手段（１３）と、周期基準信号検
   出手段（１０）により検出された周期基準信号に基づい
   て一定回転数の一周期に対するサンプリングパルスを複
   数周期にわたり時間的にずらせて繰り返して発生させる
   等価時間サンプリングパルス発生手段（２１）と、等価
   時間サンプリングパルス発生手段（２１）によって発生
   されたサンプリングパルスに基づき、騒音に関する参照
   信号をサンプリングして所定数のデジタル信号に変換す
   るＡ／Ｄ変換手段（２２）と、所定数のデジタル信号を
   一時的に保持するメモリ手段（２３）と、メモリ手段
   （２３）に保持された所定数のデジタル信号を並び換え
   て一周期に対応する信号に復元する復元手段（２４）
   と、復元された信号と残留騒音検出手段（１３）が検出
   した残留騒音信号とに基づいてアンチノイズ信号を生成
   するアンチノイズ信号生成手段（２６）とを含むことを
   特徴とする能動的消音装置。
2. 【請求項２】 騒音源（４）（３２）が包囲部材（３
   １）により包囲されたエンジン（３２）であり、包囲部
   材（３１）に設けられたエンジン吸排気用の吸気口（３
   ４）、排気口（３５）の少なくとも一方から放射される
   エンジン音を相殺音発生手段（１２）からの相殺音で消
   音する請求項１に記載の能動的消音装置。