JPH11118273A - 騒音低減機能付き音響冷却装置 - Google Patents

騒音低減機能付き音響冷却装置

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JPH11118273A
JPH11118273A JP9284086A JP28408697A JPH11118273A JP H11118273 A JPH11118273 A JP H11118273A JP 9284086 A JP9284086 A JP 9284086A JP 28408697 A JP28408697 A JP 28408697A JP H11118273 A JPH11118273 A JP H11118273A
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noise
signal
sound
sound source
unit
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Tadashi Ohashi
正 大橋
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Fujitsu Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 音響冷却装置に用いられる音源の駆動に伴っ
て発生する騒音に対してその騒音を消去（相殺）しうる
特性を有する消去音を送出することにより、音響冷却装
置の騒音を有効に低減する。 【解決手段】 音源３の駆動状態を制御することにより
冷却媒体を音波によって圧縮し、その冷却媒体が膨張す
るときの吸熱作用を利用して被冷却物を冷却する音響冷
却装置１において、音源制御部４で生成された駆動制御
信号に基づいて音源３の駆動に伴い発生する騒音を消去
しうる特性を有する消去信号を生成する消去信号生成部
５と、この消去信号の信号レベルを上記駆動制御信号に
応じて調整する消去信号レベル調整部６と、レベル調整
された消去信号を音波に変換して上記騒音の消去音とし
て出力する消去音出力部７とをそなえるように構成す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】（目次） 発明の属する技術分野 従来の技術（図９，図１０） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段（図１，図２） 発明の実施の形態 （Ａ）第１実施形態の説明（図３〜図６） （Ｂ）第２実施形態の説明（図７，図８） （Ｃ）その他 発明の効果
【０００２】
【発明の属する技術分野】本発明は、気体や液体などの
所望の冷却媒体を注入された容器内に音波（音響振動
波）を送出して容器内の冷却媒体を圧縮し、その冷却媒
体が膨張するときの吸熱作用を利用して被冷却物を冷却
する音響冷却装置に関し、特に、上記の音波の送出に伴
って発生する騒音を低減することのできる騒音低減機能
付き音響冷却装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】図９は従来の音響冷却装置の外観の一例
を模式的に示す斜視図、図１０はこの図９に示す音響冷
却装置の要部の構成を模式的に示す図で、これらの図９
及び図１０に示すように、従来の音響冷却装置１００
は、音響圧縮器１１０，凝縮器１２０，気化器１３０，
発振回路１４０及び制御回路１８０をそなえ、音響圧縮
器１１０と凝縮器１２０とが放出管１５０を介して接続
されるとともに、音響圧縮器１１０と気化器１３０とが
吸引管１６０を介して接続され、且つ、凝縮器１２０の
出口１２１と気化器１３０の入口１３１とが毛細管１７
０を介して接続された構成となっている。
【０００４】ここで、音響圧縮器１１０は、音波（音響
振動波）を利用して被冷却物（例えば、冷凍冷蔵庫内の
空気）を冷却するための所望の冷却媒体（例えば、フロ
ンガスなど）を圧縮するもので、図１０に示すように、
冷却媒体を注入される管状の室（容器）１１１と、この
室１１１の開口部１１５側に設けられ室１１１内に音波
を送出するための音響駆動器（音源）１１２とを有して
構成されており、上記の発振回路１４０により音響駆動
器１１２を所定周波数で駆動して所定波長の音波を室１
１１内に送出することによって室１１１内に音響定在波
を発生させて室１１１内の冷却媒体を圧縮するようにな
っている。
【０００５】なお、上記の音響駆動器１１２は、冷却媒
体の温度／圧力が所定の最適値を維持するよう送出音波
の音圧が制御回路１８０により最適化制御されるように
なっており、例えば、室１１１内もしくは凝縮器１２０
を構成する管を通る冷却媒体の温度／圧力を温度／圧力
センサなどを用いて監視することでこの機能が実現され
ている。
【０００６】また、上記の室１１１は、ここでは、図１
０に示すように、その内部に音響定在波の圧力節１１７
と圧力腹１１８がそれぞれ１つずつ発生するように、そ
の長さＬが３λ／４（ただし、λは音響駆動器１１２か
ら送出される音波の波長である）に設定されている。そ
して、この室１１１には、図１０に示すように、放出弁
１１３ａにより室１１１内と連通可能な放出室１１３と
吸引弁１１４ａにより室１１１内と連通可能な吸引室１
１４とが、上記圧力節１１７，圧力腹１１８の発生位置
に対応する曲面上に設けられており、圧力節１１７付近
の圧力が所定値以上になると放出弁１１３ａが開いて圧
縮された冷却媒体が放出室１１３を通じて放出管１５０
へ放出され、この放出動作に伴い圧力腹１１８の圧力が
所定値以下となると吸引弁１１４ａが開いて凝縮器１２
０，気化器１３０を循環してきた冷却媒体が吸引室１１
４を通じて室１１１内に吸引されるようになっている。
【０００７】次に、上記の凝縮器１２０は、音響圧縮器
１２０で圧縮されて高温高圧のガスとして放出管１５０
を通じて流入してくる冷却媒体が有する熱を外部へ放熱
させることにより冷却媒体を常温高圧の液状冷却媒体と
して凝縮するものであり、毛細管１７０は、この常温高
圧の液状冷却媒体の圧力を自己のもつ流動抵抗により低
下させるもので、この流動抵抗により液状冷却媒体の圧
力がある一定値を下回るとこの液状冷却媒体の一部が気
化（蒸発）し始め低温低圧状態となるようになってい
る。
【０００８】また、気化器１３０は、毛細管１７０を通
じて流入してくる一部気化し始めた液状冷却媒体を完全
に気化して（膨張させて）高温低圧のガスにするもの
で、この気化に必要な熱を被冷却物から奪うことにより
被冷却物（例えば、冷凍冷蔵庫の冷却スペース１３２内
の空気）が冷却されるようになっている。なお、このよ
うに被冷却物から熱を奪った高温低圧の冷却媒体（ガ
ス）は、吸引管１６０，吸引室１１４を通じて音響圧縮
器１１０に吸引され、音響圧縮機１１０で再び圧縮され
ることにより高温高圧の冷却媒体として放出管１５０を
通じて凝縮器１２０へ放出される。
【０００９】上述のごとく構成された従来の音響冷却装
置１００では、まず、発振回路１４０により音響駆動器
１１２が駆動されると、例えば波長λを有する音波が室
１１１内に送出される。すると、この音波（進行波）は
室１１１の閉口部１１６の面で位相が１８０°ずれた状
態で反射される。今、室１１１の長さＬが３λ／４であ
るので、この反射波は音響駆動器１１２からの進行波と
共鳴することにより、圧力節１１７と圧力腹１１８を有
する音響定在波を形成する。
【００１０】この状態で、圧力節１１７付近の圧力が所
定値以上となるように、制御回路１８０が音響駆動器１
１２から送出される音波の音圧を制御すると、放出弁１
１３ａが開き、圧縮された高温高圧の冷却媒体（ガス）
が放出室１１３を通じて放出管１５０へ放出される。こ
の冷却媒体は、放出管１５０を通じて凝縮器１２０へ送
出され凝縮器１２０に達すると、熱を外部（空気中）に
放出し低温高圧の液状冷却媒体となる。
【００１１】そして、この液状冷却媒体は、毛細管１７
０を通じて気化器１３０へ送出されるが、毛細管１７０
を通る際、毛細管１７０の流動抵抗によりその圧力が低
下して一部が気化し始める（低温低圧の冷却媒体とな
る）。このように一部が気化し始めた液状冷却媒体は、
毛細管１７０から気化器１３０へ流入すると、冷却スペ
ース１３２内の被冷却物（空気）から熱を奪うことによ
って完全に気化する（高温低圧の冷却媒体となる）。
【００１２】このように被冷却物から熱を奪った冷却媒
体は、吸引管１６０を通じて音響圧縮器１１０の吸引室
１１４へ送出され、圧縮された冷却媒体が放出室１１３
から放出されて室１１１内の圧力腹１１８の圧力が所定
値以下となったときに吸引弁１１４ａが開くことにより
室１１１内に吸引され、再度、室１１１内で圧縮されて
放出管１５０へ送出される。
【００１３】このようにして、音響冷却装置１００は、
冷却媒体の圧縮−気化サイクルを繰り返し、被冷却物を
効率良く冷却する。つまり、上述の音響冷却装置１００
は、音響駆動器１１２から送出される音波により室１１
１内に音響定在波を発生させて冷却媒体を圧縮し、この
冷却媒体が気化器１３０で気化（膨張）するときの吸熱
作用を利用して被冷却物を冷却するのである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の音響冷却装置１００では、音響圧縮器１１０
内の音響駆動器１１２が駆動されて振動するときに発生
する騒音に対する対策が何ら施されていないので、非常
にうるさい。特に、冷却媒体を圧縮するときには音響駆
動器１１２の出力を上げて送出する音波の音圧を上げる
ので、その騒音は非常に大きなものとなる。
【００１５】本発明は、このような課題に鑑み創案され
たもので、音響冷却装置に用いられる音源に起因して発
生する騒音に対してその騒音を消去（相殺）しうる特性
を有する消去音を送出することにより、音響冷却装置の
騒音を有効に低減できるようにした、騒音低減機能付き
音響冷却装置を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図であるが、この図１に示すように、基本的に、音
響冷却装置１は、被冷却物を冷却するための冷却媒体を
注入される容器２と、この容器２の内部に音波を送出す
る音源３と、この音源３を駆動するための駆動制御信号
を生成して音源３へ出力する音源制御部４とをそなえ、
音源３の駆動状態をこの音源制御部４が制御することに
より容器２内の冷却媒体を音波によって圧縮し、その冷
却媒体が膨張するときの吸熱作用を利用して被冷却物を
冷却するようになっている。
【００１７】そして、本発明では、この図１に示すよう
に、上記の構成に加えて、消去信号生成部５，消去信号
レベル調整部６及び消去音出力部７をそなえて構成され
ている。ここで、消去信号生成部５は、音源制御部４で
生成された駆動制御信号に基づいて音源３の駆動に伴い
発生する騒音を消去しうる特性を有する消去信号を生成
するものであり、消去信号レベル調整部６は、この消去
信号生成部５で生成された消去信号の信号レベルを音源
制御部４で生成された駆動制御信号に応じて調整するも
のであり、消去音出力部７は、消去信号生成部５で生成
され消去信号レベル調整部６でレベル調整された消去信
号を音波に変換して上記騒音の消去音として出力するも
のである。
【００１８】上述のごとく構成された本発明の騒音低減
機能付き音響冷却装置１では、音源制御部４により音源
３が駆動されると、まず、消去信号生成部５において、
そのときの音源３への駆動制御信号に基づいてこの音源
３の駆動に伴い発生する騒音を消去しうる特性を有する
消去信号が生成される。そして、この消去信号は、消去
信号レベル調整部６においてその信号レベルが上記の駆
動制御信号に応じて調整されたのち消去音出力部７へ供
給され、消去音出力部７において音波に変換されて上記
の騒音の消去音として出力される。
【００１９】これにより、本騒音低減機能付き音響冷却
装置（以下、単に「音響冷却装置」という）１では、音
源３の駆動状態が音源制御部４からの駆動制御信号によ
り変更されても、その変更に高速に追従して、上記駆動
状態を考慮した最適なレベルの消去音を生成・出力する
ことができる（請求項１）。なお、上記の音響冷却装置
１は、上記消去音により音源３の駆動に伴い発生する騒
音（以下、駆動騒音ということがある）を消去しきれず
に残留した騒音を残留騒音信号として検出する残留騒音
検出部をそなえるとともに、消去信号生成部５が、この
残留騒音検出部で検出された残留騒音信号が最小となる
ように上記の消去信号の生成を適応的に制御する適応制
御部をそなえるように構成してもよい。
【００２０】これにより、本音響冷却装置１では、上記
の残留騒音検出部において残留騒音信号が検出される
と、上記の適応制御部が、その残留騒音信号が最小とな
るように上記消去信号の生成を適応的に制御するので、
上記の駆動騒音の特性がどのように変化してもその変化
に追従して常に上記駆動騒音を最小にすることができる
（請求項２）。
【００２１】また、上述の音響冷却装置１は、さらに、
上記の適応制御部へ入力される残留騒音信号の信号レベ
ルを音源制御部４で生成された駆動制御信号に応じて調
整する残留騒音信号レベル調整部をそなえるようにして
もよい。これにより、この音響冷却装置１では、上記駆
動制御信号による音源３の駆動状態に応じて、消去信号
生成時の適応制御に使用される残留騒音信号の信号レベ
ルが自動的に調整されるので、音源３の駆動状態がどの
ように変化してもその変化に追従して残留騒音信号の信
号レベルを常に最適なレベルに調整することができる
（請求項３）。
【００２２】なお、上記の適応制御部は、例えば、音源
３の駆動に伴い発生する騒音が消去音出力部７へ伝達さ
れるときの騒音伝達系を音源制御部４で生成された駆動
制御信号に基づいて模擬することにより上記消去信号を
生成する適応フィルタと、上記の残留騒音検出部で検出
された残留騒音信号に応じてこの適応フィルタにおける
上記騒音伝達系の模擬処理を制御する模擬処理制御部と
をそなえて構成される。
【００２３】これにより、上述の適応制御部では、駆動
騒音が消去音出力部７へ伝達されるときの騒音伝達系を
上記の残留騒音検出部で検出された残留騒音信号を考慮
しながら音源３を駆動する駆動制御信号に基づき模擬し
て上記の駆動騒音を消去するための消去信号を生成する
ので、上記の騒音伝達系が変化して残留騒音が発生して
も、その変化に追従して変化後の騒音伝達系に最適な騒
音消去特性を有する消去信号を生成することができる
（請求項４）。
【００２４】ここで、上記の適応フィルタは、例えば、
音源制御部４で生成された駆動制御信号を遅延して得ら
れる複数の信号に対してそれぞれ所定の係数を乗算し各
信号を加算することにより上記の騒音伝達系を模擬して
上記の消去信号を生成するように構成される。そして、
この場合、上記の模擬処理制御部は、上記の残留騒音検
出部で検出された残留騒音信号に応じて適応フィルタに
おける上記の係数を調整することにより上記騒音伝達系
の模擬処理を制御するように構成される。
【００２５】これにより、上記の適応フィルタは、遅延
素子や乗算器，加算器などのハードウェアを用いて構成
することができ、また、上記の模擬処理制御部は、この
適応フィルタにおける係数を上記の残留騒音信号に応じ
て調整するだけで、刻々と変化する上記騒音伝達系の模
擬処理を有効に最適制御することができる（請求項
５）。
【００２６】次に、図２も本発明の原理ブロック図で、
この図２に示す音響冷却装置１′も、基本的に、図１に
示すものと同様の容器２，音源３及び音源制御部４をそ
なえ、音源３の駆動状態を音源制御部４が制御すること
により容器２内の冷却媒体を音波によって圧縮し、その
冷却媒体が膨張するときの吸熱作用を利用して被冷却物
を冷却するものであるが、ここでは、図１により前述し
た消去信号レベル調整部６及び消去音出力部７以外に、
騒音検出部８及び消去信号生成部５′をそなえた構成と
なっている。
【００２７】ここで、騒音検出部８は、音源３の駆動に
伴い発生する騒音を騒音信号として検出するものであ
り、消去信号生成部５′は、この騒音検出部８で検出さ
れた騒音信号に基づいて上記の駆動騒音を消去しうる特
性を有する消去信号を生成するものである。つまり、こ
の図２に示す音響冷却装置１′は、図１に示す装置１の
ように駆動制御信号を基に消去信号を生成するのではな
く、騒音検出部８で検出された実際に発生している騒音
に基づいて消去信号を生成するようになっているのであ
る。
【００２８】これにより、上述の音響冷却装置１′で
も、図１に示す装置１と同様に、音源３の駆動状態を考
慮した最適なレベルの消去音を生成・出力することがで
きるが、この場合は、騒音検出部８で検出された実際に
発生している騒音に基づいて上記の消去信号を生成する
ので、より実際の騒音を消去するのに適した特性を有す
る消去音を出力することができる（請求項６）。
【００２９】なお、上記の音響冷却装置１′は、消去信
号生成部５′へ入力される上記の騒音信号の信号レベル
を音源制御部４で生成された駆動制御信号に応じて調整
する騒音信号レベル調整部をそなえてもよい。これによ
り、この音響冷却装置１′では、上記駆動制御信号によ
る音源３の駆動状態に応じて、消去信号の生成に使用さ
れる騒音検出部８で検出された騒音信号の信号レベルが
調整されるので、音源３の駆動状態がどのように変化し
てもその変化に追従して上記騒音信号の信号レベルを常
に最適なレベルに調整することができる（請求項７）。
【００３０】また、上記の音響冷却装置１′は、図１に
より前述した装置１と同様に、上記の消去音により音源
３の駆動騒音を消去しきれずに残留した騒音を残留騒音
信号として検出する残留騒音検出部をそなえるととも
に、消去信号生成部５′が、この残留騒音検出部で検出
された残留騒音信号が最小となるように上記消去信号の
生成を適応的に制御する適応制御部をそなえるように構
成してもよい。
【００３１】これにより、上記の音響冷却装置１′で
も、上記の残留騒音検出部において残留騒音信号が検出
されると、上記の適応制御部が、その残留騒音信号が最
小となるように上記消去信号の生成を適応的に制御する
ので、上記の駆動騒音の特性がどのように変化してもそ
の変化に追従して常に上記駆動騒音を最小にすることが
できる（請求項８）。
【００３２】さらに、上記の音響冷却装置１′は、この
場合も、上記の適応制御部へ入力される残留騒音信号の
信号レベルを音源制御部４で生成された駆動制御信号に
応じて調整する残留騒音信号レベル調整部をそなえれ
ば、消去信号生成時の適応制御に使用される残留騒音信
号の信号レベルが自動的に調整されるので、音源３の駆
動状態に関わらず残留騒音信号の信号レベルを常に最適
なレベルに調整することができる（請求項９）。
【００３３】ただし、この場合、上記の適応制御部は、
例えば、音源３の駆動に伴い発生する騒音が消去音出力
部７に伝達されるときの騒音伝達系を騒音検出部８で検
出された騒音信号に基づいて模擬することにより上記の
消去信号を生成する適応フィルタと、上記の残留騒音検
出部で検出された残留騒音信号に応じてこの適応フィル
タにおける上記騒音伝達系の模擬処理を制御する模擬処
理制御部とをそなえて構成される。
【００３４】上述のごとく構成された適応制御部では、
音源３の駆動騒音が消去音出力部７へ伝達されるときの
騒音伝達系を上記の残留騒音信号を考慮しながら騒音検
出部８で検出された騒音信号に基づき模擬して上記の駆
動騒音を消去するための消去信号を生成するので、上記
の騒音伝達系の変化に追従して最適な騒音消去特性を有
する消去信号を生成することができるとともに、この場
合は、上記の騒音伝達系を騒音検出部８で検出された実
際に発生している騒音を基により忠実に模擬することが
できる（請求項１０）。
【００３５】また、この場合、上記の適応フィルタは、
例えば、騒音検出部８で検出された騒音信号を遅延して
得られる複数の信号に対してそれぞれ所定の係数を乗算
し各信号を加算することにより上記の騒音伝達系を模擬
して上記消去信号を生成するように構成され、上記の模
擬処理制御部は、上記の残留騒音検出部で検出された残
留騒音信号に応じてこの適応フィルタにおける上記の係
数を調整することにより上記騒音伝達系の模擬処理を制
御するように構成される。
【００３６】これにより、上記の適応フィルタも、遅延
素子や乗算器，加算器などのハードウェアを用いて構成
することができ、また、上記の模擬処理制御部も、この
適応フィルタにおける係数を上記の残留騒音信号に応じ
て調整するだけで、刻々と変化する上記騒音伝達系の模
擬処理を有効に最適制御することができる（請求項１
１）。
【００３７】なお、上記の適応制御部は、消去音出力部
７から出力される消去音が騒音検出部８に伝達されると
きの消去音伝達系を消去信号生成部５′で生成された消
去信号に基づいて模擬することにより模擬騒音信号を生
成する模擬騒音信号生成部と、騒音検出部８で検出され
た騒音信号とこの模擬騒音信号生成部で生成された模擬
騒音信号との差分信号に基づいて上記の騒音伝達系を模
擬することにより消去信号を生成する適応フィルタと、
上記の残留騒音検出部で検出された残留騒音信号に応じ
て適応フィルタにおける上記騒音伝達系の模擬処理を制
御する模擬処理制御部とをそなえて構成してもよい。
【００３８】上述のごとく構成された適応制御部では、
音源３の駆動騒音を消去すべき消去音が騒音検出部８で
騒音として検出される場合の消去音伝達系を模擬騒音信
号生成部で模擬し、適応フィルタにおいて、騒音検出部
８で検出された騒音信号から上記の消去音による騒音を
差し引いた上で、上記の騒音伝達系を模擬するので、消
去音の騒音検出部８に対する影響を最小限に抑えなが
ら、忠実に騒音伝達系を模擬して消去音の生成・出力を
行なうことができる（請求項１２）。
【００３９】また、この場合、上記の適応フィルタは、
例えば、上記の差分信号を遅延して得られる複数の信号
に対してそれぞれ所定の係数を乗算し各信号を加算する
ことにより上記の騒音伝達系を模擬して消去信号を生成
するように構成され、模擬処理制御部は、上記の残留騒
音検出部で検出された残留騒音信号に応じてこの適応フ
ィルタにおける上記の係数を調整することにより上記騒
音伝達系の模擬処理を制御するように構成される。
【００４０】これにより、上記の適応フィルタも、遅延
素子や乗算器，加算器などのハードウェアを用いて構成
することができ、また、上記の模擬処理制御部も、この
適応フィルタにおける係数を上記の残留騒音信号に応じ
て調整するだけで、刻々と変化する上記騒音伝達系の模
擬処理を有効に最適制御することができる（請求項１
３）。
【００４１】さらに、上記の模擬騒音信号生成部は、例
えば、消去信号生成部５′で生成された消去信号を遅延
して得られる複数の信号に対してそれぞれ所定の係数を
乗算し各信号を加算することにより上記の模擬騒音信号
を生成するように構成すれば、この模擬騒音信号生成部
も、遅延素子や乗算器，加算器などのハードウェアを用
いて構成することができる（請求項１４）。
【００４２】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態を説明する。 （Ａ）第１実施形態の説明 図３は本発明の第１実施形態としての騒音低減機能付き
音響冷却装置の構成を模式的に示す図で、この図３に示
すように、本実施形態の騒音低減機能付き音響冷却装置
（以下、単に「音響冷却装置」ということがある）１
は、図１０により前述したものと同様の音響圧縮器１１
０，凝縮器１２０及び気化器１３０をそなえるほか、冷
却制御系１１，騒音制御系１２，スピーカ（アクチュエ
ータ）１３Ａ及びエラーマイク１３Ｂをそなえて構成さ
れている。
【００４３】なお、この図３において、図１０中に示す
符号と同一符号を付した部分はそれぞれ図１０により前
述した部分とそれぞれ同様で、本実施形態でも、音響圧
縮機１１０，凝縮器１２０及び気化器１３０による冷却
媒体（例えば、フロンガスなど）の圧縮−気化サイクル
により冷却スペース１３２内の被冷却物が冷却されるよ
うになっている。また、この図３において、符号３６で
示すものは第２実施形態にて後述する。
【００４４】ここで、上記の冷却制御系（音源制御部）
１１は、音響圧縮器１１０の音響駆動器（音源）１１２
の駆動を制御することにより室１１１内の冷却媒体の圧
縮・放出，室１１１内への冷却媒体の吸引を制御するも
のであり、本実施形態では、室１１１内に設けられた圧
力センサ１７及び温度センサ１８により冷却媒体の圧力
及び温度を監視しておき前記圧力及び温度がそれぞれ所
定値となるよう音響駆動器１１２を最適制御するように
なっている。
【００４５】また、騒音制御系１２は、上記の音響駆動
器１１２の駆動に伴い発生する騒音（以下、駆動騒音と
いうことがある）を低減するための制御を行なうもの
で、本実施形態では、冷却制御系１１で生成される音響
駆動器１１２のための駆動制御信号に基づいて上記の音
響駆動器１１２の駆動騒音を消去しうる特性（具体的に
は、発生中の騒音波形と逆相の波形）をもつ消去信号を
生成するものである。
【００４６】さらに、スピーカ（消去音出力部）１３Ａ
は、この騒音制御系１２で生成された消去信号を音波に
変換して音響駆動器１１２の駆動騒音の消去音として出
力するものである。ただし、本実施形態の騒音制御系１
２は、後述するように、上記の消去信号の信号レベルを
上記駆動制御信号に応じて調整するようになっているの
で、スピーカ１３Ａは、このように信号レベルが調整さ
れた後の消去信号を消去音に変換して出力することにな
る。
【００４７】また、エラーマイク（残留騒音検出部）１
３Ｂは、このスピーカ１３Ａから出力された消去音によ
り音響駆動器１１２の駆動騒音を消去しきれずに残留し
た騒音を残留騒音信号（以下、誤差信号ということがあ
る）として検出するもので、本実施形態では、後述する
ように、このエラーマイク１３Ｂで検出された残留騒音
信号がゼロ（最小）となるように上記騒音制御系１２で
の消去信号の生成が適応制御されるようになっている。
【００４８】具体的に、上記の冷却制御系１１は、例え
ば図４に示すように、上記の音響駆動器１１２，圧力セ
ンサ１７及び温度センサ１８のほかに、電源１４，制御
信号発生部１５，増幅器（ＡＭＰ）１６，アナログ／デ
ィジタル（Ａ／Ｄ）変換器１９，２０，減算器２１，２
２及び増幅制御部２３をそなえて構成されており、騒音
制御系１２は、この図４に示すように、消去信号生成部
２４，増幅器（ＡＭＰ）２５，２６，ローパスフィルタ
（ＬＰＦ）２７，Ａ／Ｄ変換器２８をそなえて構成され
ている。
【００４９】ここで、まず、冷却制御系１１において、
電源１４は、本音響冷却装置１のための電力を供給する
ものであり、制御信号発生部１５は、この電源１４から
供給される電力により音響駆動器１１２を駆動するため
の所定周波数の信号（駆動制御信号）を発生するもので
あり、増幅器１６は、この制御信号発生部１５で発生し
た駆動制御信号を増幅するもので、本実施形態では、増
幅率可変型のものが用いられており、増幅制御部２３に
よりその増幅率が制御されて駆動制御信号の出力レベル
が調整されるようになっている。
【００５０】また、Ａ／Ｄ変換器１９，２０は、それぞ
れ圧力センサ１７，温度センサ１８で検出された冷却媒
体の圧力情報／温度情報をディジタル信号に変換するも
のであり、減算器２１，２２は、それぞれ、圧力センサ
１７，温度センサ１８で検出された圧力情報／温度情報
とそれぞれの期待値（期待圧力情報／期待温度情報）と
の差分をとるものである。
【００５１】さらに、増幅制御部２３は、各減算器２
１，２２で得られた冷却媒体の圧力／温度の期待値との
差分情報に応じて増幅器１６の増幅率を制御して音響駆
動器１１２への駆動制御信号の出力レベルを制御するこ
とにより、冷却媒体の圧力／温度がそれぞれ所定の値と
なるように音響駆動器１１２から送出される音波の音圧
〔音響駆動器１１２のボリューム（駆動状態）〕を最適
制御するものである。
【００５２】一方、上記の騒音制御系１２において、消
去信号生成部２４は、上記の冷却制御系１１（制御信号
発生部１５）で生成された音響駆動器１１２への駆動制
御信号に基づいて音響駆動器１１２の駆動騒音を相殺し
て消去しうる前記駆動騒音の信号波形とは逆相の信号波
形を有する逆相信号を上記消去信号として生成するもの
で、本実施形態では、後述するように、エラーマイク１
３Ｂで検出された誤差信号に応じて上記消去信号の生成
が適応制御されるようになっている。
【００５３】また、増幅器２５は、この消去信号生成部
２４で生成された逆相信号を増幅するもので、上述の増
幅器１６と同様に増幅率可変型のものが用いられてお
り、音響駆動器１１２への上記駆動制御信号のレベルに
応じてその増幅率が制御されることにより逆相信号の信
号レベルが制御されるようになっている。つまり、この
増幅器２５は、消去信号生成部２４で生成された逆相信
号の信号レベルを冷却制御系１１で生成された音響駆動
器１１２への駆動制御信号に応じて調整する消去信号レ
ベル調整部としての機能を果たしている。
【００５４】さらに、増幅器２６は、上記のエラーマイ
ク１３Ｂで検出された誤差信号を増幅するもので、この
増幅器２６についても上記の増幅器２５と同様に増幅率
可変型のものが用いられており、音響駆動器１１２への
駆動制御信号に応じてその増幅率が制御されることによ
り上記誤差信号の信号レベルが制御されるようになって
いる。つまり、この増幅器２６は、後述する適応制御部
３１へ入力される誤差信号の信号レベルを上記駆動制御
信号に応じて調整する残留騒音信号レベル調整部として
の機能を果たしている。
【００５５】また、ローパスフィルタ２７は、この増幅
器２６を通じて入力される上記の誤差信号をろ波して特
定の周波数（例えば、人間が騒音として耳障りに感じる
音の周波数）以下の周波数帯の信号のみを通過させて雑
音成分などの不要な周波数帯の信号を除去するものであ
り、Ａ／Ｄ変換器２８は、このローパスフィルタ２７を
通過してきた誤差信号をディジタル信号に変換するもの
である。
【００５６】そして、上記の消去信号生成部２４は、上
述のような機能を実現するために、さらに、ローパスフ
ィルタ２９，３３，Ａ／Ｄ変換器３０，適応制御部３１
及びディジタル／アナログ変換器３２を有して構成され
ている。ここで、ローパスフィルタ２９は、音響駆動器
１１２への上記駆動制御信号をろ波して、上記のローパ
スフィルタ２７と同様に、特定周波数以下の周波数帯の
信号のみを通過させて不要な信号を除去するものであ
り、Ａ／Ｄ変換器３０は、このローパスフィルタ２９を
通過してきた駆動制御信号をディジタル信号に変換する
ものである。
【００５７】また、適応制御部３１は、エラーマイク１
３Ｂで検出された上記の誤差信号がゼロ（最小）となる
ように上記消去信号の生成を適応的に制御するもので、
本実施形態では、図４に示すように、非巡回型ディジタ
ルフィルタ〔ＦＩＲ(FiniteImpulse Response) フィル
タ〕３４と係数調整部３５とを有して構成されている。
【００５８】そして、上記のＦＩＲフィルタ（適応フィ
ルタ）３４は、音響駆動器１１２の駆動騒音がスピーカ
１３Ａへ伝達されるときの騒音伝達系を音響駆動器１１
２への駆動制御信号に基づいて模擬することにより上記
の駆動騒音の信号波形とは逆相の信号波形を有する上記
の消去信号を生成するもので、本実施形態では、例えば
図５に示すように、複数の遅延素子３４Ａと複数の乗算
器３４Ｂと１つの加算器３４Ｃとを有して構成されてい
る。
【００５９】ここで、上記の各遅延素子３４Ａは、冷却
制御系１１で生成された音響駆動器１１２への駆動制御
信号（χn ：ｎは自然数）を遅延するものであり、乗算
器３４Ｂは、各遅延素子３４Ａで上記駆動制御信号を遅
延することにより得られた複数の信号（χn,χn-1,...,
χn-N+1 ：Ｎは自然数）に対してそれぞれ所定の重み係
数（タップ係数：ｈ0,ｈ1,・・・，ｈN-1)を乗算するも
のであり、加算器３４Ｃは、これらの各乗算器３４Ｂで
得られた各信号を加算することにより上記の消去信号
（ｙn ）を生成するものである。
【００６０】つまり、このＦＩＲフィルタ３４は、音響
駆動器１１２への駆動制御信号を遅延して得られる複数
の信号（χn,χn-1,...,χn-N+1 ）に対してそれぞれ所
定のタップ係数（ｈ0,ｈ1,・・・，ｈN-1)を乗算し各信
号を加算する（駆動制御信号をたたみ込む）ことにより
上記の騒音伝達系を模擬して消去信号（ｙn ）を生成す
るようになっているのである。
【００６１】一方、係数調整部（模擬処理制御部）３５
は、上記の増幅器２６，ローパスフィルタ２７及びＡ／
Ｄ変換器２８を通じて入力されるエラーマイク１３Ｂで
検出された誤差信号に応じて上記のＦＩＲフィルタ３４
におけるタップ係数（ｈ0,ｈ 1,・・・，ｈN-1)を調整す
ることにより上記の誤差信号がゼロとなるように騒音伝
達系の模擬処理（消去信号の生成）を制御するものであ
る。
【００６２】また、Ｄ／Ａ変換器３２は、上記のＦＩＲ
フィルタ３１により生成された消去信号をアナログ信号
に変換するものであり、ローパスフィルタ３３は、この
Ｄ／Ａ変換器３２でアナログ信号に変換された消去信号
をろ波して特定周波数以下の周波数帯の信号のみを通過
させて不要な信号を除去するものである。なお、図４で
は図示しないが、上記の冷却制御系１１における減算器
２１，２２及び増幅制御部２３からなる部分と、上記の
騒音制御系１２における適応制御部３１とは、１つのＤ
ＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）により構成（フ
ァームウェア化）されているものとする。
【００６３】以下、上述のごとく構成された本実施形態
における音響冷却装置１の動作について、図６に示すフ
ローチャート（ステップＳ１〜Ｓ１４）を参照しながら
詳述する。ただし、音響圧縮器１１０，凝縮器１２０及
び気化器１３０による冷却媒体の圧縮−気化サイクルに
ついては従来と同様であるのでその詳細な説明は省略
し、以下では、騒音低減機能に着目した動作を説明す
る。
【００６４】まず、音響冷却装置１は、電源１４が投入
されると上記のＤＳＰファームウェアを初期化して（ス
テップＳ１）、制御信号発生部１５を起動する（ステッ
プＳ２）。これにより、所定周波数の駆動制御信号が増
幅器１６を通じて音響駆動器１１２へ供給され、音響駆
動器１１２から室１１１内に所定波長の音波が送出され
る。なお、このとき消去信号生成用の初期値がＦＩＲフ
ィルタ３４へ供給される。
【００６５】すると、室１１１内では、圧力センサ１７
及び温度センサ１８により、室１１１内の冷却媒体の圧
力情報と温度情報とが検出され（ステップＳ３，Ｓ
４）、それぞれ対応するＡ／Ｄ変換器１９，２０にてデ
ィジタル信号に変換される。得られた各ディジタル信号
は、減算器２１，２２にてそれぞれの期待値との差分が
とられ、その差分信号が増幅制御部２３へ出力される。
【００６６】増幅制御部２３では、各減算器２１，２２
から入力された上記差分信号に基づいて室１１１内の冷
却媒体の圧力及び温度が所定の圧力ｐｄ及び温度ｔｄに
なっているか（つまり、各差分信号がゼロになっている
か）どうかを判定し（ステップＳ５，Ｓ６）、いずれか
一方でもゼロになっていなければ、増幅器１６の増幅率
（音響駆動器１１２への駆動制御信号の信号レベル）を
調整して上記の各差分信号が共にゼロになるように音響
駆動器１１２のボリュームを制御する（ステップＳ５，
Ｓ６のＮＯルートからステップＳ７）。
【００６７】なお、室１１１内の冷却媒体の圧力及び温
度が所定の圧力ｐｄ及び温度ｔｄになっていれば、増幅
制御部２３は増幅器１６の増幅率の変更は行なわず、音
響駆動器１１２への駆動制御信号の信号レベルは維持さ
れる（ステップＳ５，Ｓ６のＹＥＳルート）。一方、こ
のとき、騒音制御系１２では、上述のように制御信号発
生部１５で生成された駆動制御信号により音響駆動器１
１２が駆動されると、消去信号生成部２４において、前
記駆動制御信号とＤＳＰファームウェア初期化時に供給
された消去信号生成用の初期値とに基づき上記の音響駆
動器１１２の駆動騒音を消去するための消去信号が生成
される。
【００６８】具体的に、この消去信号生成部２４では、
音響駆動器１１２への駆動制御信号を、ローパスフィル
タ２９によりろ波して不要な信号を除去したのち、Ａ／
Ｄ変換器３０においてディジタル信号に変換し、得られ
た信号に対してＦＩＲフィルタ３４が上記のたたみ込み
処理を施すことにより、音響駆動器１１２の駆動騒音が
スピーカ１３Ａに伝達するときの騒音伝達系（駆動騒音
のスピーカ１３Ａ位置での騒音波形）を模擬してその騒
音波形とは逆相の信号波形を有する上記消去信号を生成
する（ステップＳ８）。
【００６９】このようにして生成された消去信号は、Ｄ
／Ａ変換器３２においてアナログ信号に変換され、ロー
パスフィルタ３３において不要な信号が除去されたの
ち、増幅器２５で増幅されて、スピーカ１３Ａに供給さ
れるが、本実施形態では、上述のように増幅器１６の増
幅率が変更されて上記駆動制御信号の信号レベルが変更
されていると（ステップＳ７参照）、その変更に追従
（同期）して増幅器２５の増幅率も変更されて、生成し
た消去信号の信号レベルが変更される。
【００７０】例えば、室１１１内の冷却媒体の圧力／温
度を上昇（下降）させるために、増幅制御部２３が上記
の駆動制御信号の信号レベルを上昇（下降）させて音響
駆動器１１２のボリュームを上昇（下降）させると、こ
のときの駆動制御信号の信号レベルの上昇（下降）に伴
って増幅器２５の増幅率が上（下）げられてスピーカ１
３Ａへ出力される消去信号の信号レベルも上昇（下降）
させられる。
【００７１】そして、スピーカ１３Ａは、このようにし
て増幅器２５で信号レベルを調整された消去信号を音波
に変換して音響駆動器１１２の駆動騒音の消去音として
出力する（ステップＳ９）。つまり、本実施形態におけ
る騒音制御系１２は、音響駆動器１１２のボリュームの
上昇／低下に応じて、スピーカ１３Ａから送出される消
去音のボリュームも上昇／低下するのである。
【００７２】さらに、このとき、本騒音制御系１２で
は、エラーマイク１３Ｂにより、上述のように出力した
消去音により消去しきれずに残留した騒音の有無を監視
しており（ステップＳ１０，Ｓ１１）、残留騒音（誤差
信号）が検出されると（ステップＳ１１でＹＥＳと判定
されると）、その誤差信号は増幅器２６，ローパスフィ
ルタ２７及びＡ／Ｄ変換器２８を通じて適応制御部３１
の係数調整部３５へ出力される。
【００７３】ただし、このとき、上記の誤差信号は、増
幅器２６により増幅される際、音響駆動器１１２への駆
動制御信号に応じて増幅器２６の増幅率が上述した増幅
器２５の増幅率とともに制御されることにより、その信
号レベルが最適なレベル（騒音制御系１２の入出力ゲイ
ンが１となるようなレベル）に調整されてから係数調整
部３５へ供給される。
【００７４】そして、係数調整部３５は、入力された誤
差信号に応じて、次に生成される消去信号によりその誤
差信号がゼロとなるように、ＦＩＲフィルタ３４の乗算
器３４Ｂで乗算されるタップ係数（ｈ0,ｈ1,・・・，ｈ
N-1)の値を調整（更新）し（ステップＳ１２）、ＦＩＲ
フィルタ３４は、更新されたタップ係数を用いて上記駆
動制御信号をたたみ込むことにより、上記の誤差信号を
ゼロにするための新たな消去信号を生成する。
【００７５】これにより、ＦＩＲフィルタ３４は、上記
の騒音伝達系が突発的に大きく変化して消去しきれない
残留騒音が発生してしまっても、その変化に高速に追従
して、常に、残留騒音がゼロとなるよう最適な騒音消去
特性を有する消去信号を生成することができる。一方、
エラーマイク１３Ｂにより誤差信号が検出されない場合
は、スピーカ１３Ａから出力した消去音により音響駆動
器１１２の駆動騒音が略完全に消去されていることにな
るので、係数調整部３５によるタップ係数の更新は行な
われず、そのときのタップ係数がＤＳＰ内のメモリ等
（図示略）に保存され（ステップＳ１１のＮＯルートか
らステップＳ１３）、ＦＩＲフィルタ３４は前回生成し
た消去信号と同じ信号波形を有する消去信号を生成す
る。なお、上述のように保存されたタップ係数は次回に
電源１４が投入されたときのＦＩＲフィルタ３４用の初
期値として復元・使用される。
【００７６】そして、騒音制御系１２は、電源１４がＯ
ＦＦされない限り、上記の駆動制御信号のたたみ込み
（消去信号生成），誤差信号の検出，タップ係数の更新
処理を繰り返し行なって、常に、音響駆動器１１２の駆
動騒音が最小となるように消去音の生成・出力を適応制
御する（ステップＳ１４のＮＯルート）。なお、電源１
４がＯＦＦされれば全処理が停止（終了）する（ステッ
プＳ１４のＹＥＳルート）。
【００７７】以上のように、本第１実施形態における騒
音低減機能付き音響冷却装置１によれば、音響駆動器１
１２のボリュームが変更されても、そのときの駆動制御
信号の信号レベルに応じて消去信号生成部２４で生成さ
れる消去信号の信号レベルを増幅率可変型の増幅器２５
により調整するので、音響駆動器１１２のボリュームが
どのように変化してもその変化に追従して、音響駆動器
１１２のボリュームに応じた最適なレベルの消去音をス
ピーカ１３Ａから出力することができる。
【００７８】従って、音響駆動器１１２の駆動状態に関
わらずその駆動騒音を極めて効率良く低減することがで
きる。また、本実施形態では、音響駆動器１１２への駆
動制御信号に対してたたみ込み処理を施すことにより騒
音伝達系を模擬して上記の消去信号を生成するので（つ
まり、音響駆動器１１２への駆動制御信号を適応制御部
３１に入力しているので）、上記適応制御の時間的遅れ
を最小限に抑えることができる。従って、音響駆動器１
１２の駆動騒音の変化に高速に追従して、最適な騒音消
去特性を有する消去信号をリアルタイムに生成すること
ができ、騒音低減能力が大幅に向上している。
【００７９】さらに、本実施形態では、上記のＦＩＲフ
ィルタ３４が遅延素子３４Ａ，乗算器３４Ｂ及び加算器
３４Ｃなどのハードウェアにより構成されているので、
上記のたたみ込み処理自体が高速化され、リアルタイ
ム、且つ、忠実に上記の騒音伝達系を模擬して音響駆動
器１１２の駆動騒音を極めて精度良く消去することがで
きる。また、このようなＦＩＲフィルタ３４を用いるこ
とにより、適応制御部３１をＤＳＰ化することが容易に
なり、騒音低減機能の小型化にも大いに寄与する。
【００８０】そして、本実施形態では、スピーカ１３Ａ
から出力した消去音により消去しきれずに残留した残留
騒音がエラーマイク１３Ｂで検出されると、その残留騒
音がゼロとなるように、上記ＦＩＲフィルタ３１におけ
るタップ係数を係数調整部３５により調整するので、音
響駆動器１１２の駆動騒音の信号波形が突発的に大きく
変化した場合でもその変化に高速、且つ、確実に追従し
て上記駆動騒音を最小にすることができ、さらなる騒音
低減能力の向上に寄与している。
【００８１】また、本実施形態では、増幅率可変型の増
幅器２６により、音響駆動器１１２のボリュームに応じ
て、エラーマイク１３Ｂで検出されＦＩＲフィルタ３４
におけるタップ係数調整用の信号として使用される上記
誤差信号の信号レベルが自動的に調整されるので、音響
駆動器１１２のボリュームがどのように変化しても誤差
信号レベルはその変化に追従して常に最適なレベル（騒
音制御系１２の入出力ゲインが１となるようなレベル）
に調整され、これにより、消去信号生成時の適応制御が
安定し、騒音低減機能の信頼性が大幅に向上している。
【００８２】さらに、上述した実施形態では、上記の冷
却制御系１１における減算器２１，２２及び増幅制御部
２３からなる部分と、上記の騒音制御系１２における適
応制御部３１とが１つのＤＳＰにより構成されているの
で、装置全体の小型化にも大いに寄与している。 （Ｂ）第２実施形態の説明 図７は本発明の第２実施形態としての騒音低減機能付き
音響冷却装置の要部の構成を示すブロック図であるが、
この図７に示す音響冷却装置１′は、図４に示す装置１
に比して、騒音制御系１２に、騒音検出マイク３６及び
増幅器（ＡＭＰ）３９が設けられるとともに、適応制御
部３１に回り込み防止フィルタ３７と減算器３８とが設
けられ、且つ、消去信号生成部２４の適応制御部３１に
騒音検出マイク３６の出力が増幅器３９，ローパスフィ
ルタ２７，Ａ／Ｄ変換器３０を介して入力されるように
構成されている点が異なる。
【００８３】なお、本実施形態でも、冷却制御系１１に
おける減算器２１，２２及び増幅制御部２３からなる部
分と、上記の騒音制御系１２における適応制御部３１と
は、１つのＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）に
より構成（ファームウェア化）されているものとする。
また、音響冷却装置１′全体の構成は図３に示すものと
同様である。
【００８４】ここで、上記の騒音検出マイク（騒音検出
部）３６は、音響駆動器１１２の駆動騒音を騒音信号と
して検出するものである。なお、この騒音検出マイク３
６は、実際には、例えば図３中に破線で示すように、音
響圧縮器１１０における音響駆動器１１２の近辺に配置
されて音響駆動器１１２が実際に発生している騒音を直
接的に検出できるようになっている。
【００８５】また、増幅器３９は、この騒音検出マイク
３６で検出された騒音信号を増幅するもので、この増幅
器３９にも増幅器１６，２５，２６と同様に増幅率可変
型のものが用いられており、音響駆動器１１２への駆動
制御信号に応じてその増幅率が制御されることにより上
記騒音信号の信号レベルを調整できるようになってい
る。つまり、この増幅器３９は、消去信号生成部２４へ
入力される上記騒音信号の信号レベルを音響駆動器１１
２への駆動制御信号に応じて調整する騒音信号レベル調
整部としての機能を果たしている。
【００８６】さらに、消去信号生成部２４の適応制御部
３１において、回り込み防止フィルタ（模擬騒音信号生
成部）３７は、スピーカ１３Ａから出力される消去音が
この騒音検出マイク３６に回り込んで伝達されるときの
消去音伝達系（エコー成分）をＦＩＲフィルタ３４で生
成される消去信号に基づいて模擬することによりエコー
信号（模擬騒音信号）を生成するものである。なお、こ
のフィルタ３７はＦＩＲフィルタ３４と同様の構成を有
しており、上記の消去信号に対してたたみ込み処理を施
すことにより上記消去音伝達系を模擬してエコー信号を
生成するようになっている。
【００８７】さらに、減算器３８は、上記の騒音検出マ
イク３６で検出された騒音信号と回り込み防止フィルタ
３７で生成された上記のエコー信号との差分をとって差
分信号を得るもので、本第２実施形態では、この減算器
３８で得られた差分信号がＦＩＲフィルタ３４に入力さ
れるようになっている。つまり、本第２実施形態の消去
信号生成部２４は、第１実施形態のように音響駆動器１
１２への駆動制御信号に基づいて消去信号を生成するの
ではなく、騒音検出マイク３６で検出された騒音信号と
回り込みフィルタ３８で生成されたエコー信号との差分
信号に基づいて、音響駆動器１１２の駆動騒音がスピー
カ１３Ａへ伝達されるときの騒音伝達系を模擬すること
により上記駆動騒音を消去するための消去信号を生成す
るようになっているのである。
【００８８】以下、上述のごとく構成された本第２実施
形態における騒音低減機能付き音響冷却装置１′の動作
について、図８に示すフローチャート（ステップＳ１〜
Ｓ１４，ステップＡ１〜Ａ４）を参照しながら詳述す
る。ただし、この図８において、図６に示すステップ番
号と同一番号を付したステップはそれぞれ図６により前
述したステップと同様であるのでその詳細な説明は省略
し、以下では、異なるステップ（Ａ１〜Ａ４）に着目し
て説明を行なう。
【００８９】まず、音響冷却装置１′は、電源１４が投
入されると、第１実施形態にて前述したように冷却制御
系１１が音響駆動器１１２のボリュームを制御して室１
１１内の冷却媒体の圧力／温度が所定値となるよう音圧
制御を行なうとともに、騒音制御系１２のＦＩＲフィル
タ３４がＤＳＰ初期化時に与えられた初期値に基づいて
消去信号を生成しその信号レベルを音響駆動器１１２の
ボリュームに応じて調整したのちスピーカ１３Ａから消
去音として送出する（ステップＳ１〜Ｓ９）。
【００９０】このとき、騒音制御系１２の適応制御部３
１では、上述のごとくＦＩＲフィルタ３４により生成さ
れた消去信号を回り込みフィルタ３７でたたみ込むこと
により、スピーカ１３Ａから送出される消去音が騒音検
出マイク３６へ伝達されるときの消去音伝達系を模擬し
てエコー信号を生成するとともに、騒音検出マイク３６
により音響駆動器１１２の実際の駆動騒音（騒音信号）
を検出する（ステップＡ１，Ａ２）。
【００９１】検出された騒音信号は、エラーマイク１３
Ｂで検出される誤差信号と同様に、増幅器３９において
その信号レベルが音響駆動器１１２への駆動制御信号に
応じて最適なレベルに調整されたのち、ローパスフィル
タ２９にて不要な信号成分が除去され、Ａ／Ｄ変換器３
０にてディジタル信号に変換されて、適応制御部３１の
減算器３８へ出力される。
【００９２】そして、減算器３８は、この騒音信号から
回り込みフィルタ３７により得られたエコー信号を減算
することにより差分信号を得る（ステップＡ３）。この
とき、音響冷却装置１の電源１４がＯＦＦにされていな
ければ、適応制御部３１は、得られた差分信号をＦＩＲ
フィルタ３４でたたみ込むことにより新たな消去信号を
生成して、再度、消去音を送出する（ステップＡ４のＮ
Ｏルート）。
【００９３】つまり、本実施形態の適応制御部３１は、
騒音検出マイク３６で検出される騒音のうちスピーカ１
３Ａから出力された消去音のエコー成分を除去する（消
去音の回り込みを防止する）ことにより得られる、略純
粋な音響駆動器１１２の駆動騒音に基づいてその駆動騒
音を消去しうる特性をもつ消去信号を生成するのであ
る。
【００９４】なお、上記のステップＡ４において電源１
４がＯＦＦになっていれば、全処理が停止（終了）する
（ステップＡ４のＹＥＳルート）。また、スピーカ１３
Ａから消去音が送出されたのち、エラーマイク１３Ｂに
より残留騒音（誤差信号）が検出された場合は、第１実
施形態と同様に、その誤差信号がゼロとなるようにＦＩ
Ｒフィルタ３４のタップ係数が調整されて新たな消去信
号が生成される。
【００９５】以上のように、本第２実施形態における騒
音低減機能付き音響冷却装置１′によれば、第１実施形
態と同様に音響駆動器１１２のボリュームを考慮して最
適なレベルの消去音を生成する際、実際の騒音から消去
音のエコー成分を除去して、略純粋な音響駆動器１１２
の駆動騒音に基づいて忠実に騒音伝達系を模擬して消去
音を生成しているので、第１実施形態と同様の利点が得
られるとともに、第１実施形態の装置１に比して、上記
駆動騒音をより効果的、且つ、精度良く低減することが
できる。
【００９６】また、本実施形態では、騒音検出マイク３
６で検出され適応制御部３１にて消去信号の生成に使用
される騒音信号の信号レベルも、音響駆動器１１２への
駆動制御信号に応じて調整されるので、音響駆動器１１
２のボリュームがどのように変化してもその変化に追従
して上記騒音信号の信号レベルを常に最適なレベルに自
動調整することができる。従って、この場合も、消去信
号の生成処理が安定し、騒音低減機能の信頼性が大幅に
向上する。
【００９７】なお、本実施形態では、上述のように消去
音のエコー成分を考慮して消去音を生成するようになっ
ているが、前記エコー成分を無視できる場合や考慮しな
くてよい場合は、回り込みフィルタ３７及び減算器３８
を省略して、騒音検出マイク３６の出力が増幅器３９，
ローパスフィルタ２９及びＡ／Ｄ変換器３０を介してＦ
ＩＲフィルタ３４に直接入力されるようにすれば、上記
と同様の作用効果が得られる。
【００９８】（Ｃ）その他 ところで、上述した各実施形態では、適応制御部３１に
ＦＩＲフィルタ（非巡回型ディジタルフィルタ）３４を
用いているが、代わりに、巡回型ディジタルフィルタ
〔ＩＩＲ(Infinite Impulse Response) フィルタ〕を用
いてもそれぞれ上記と同様の作用効果が得られる。ま
た、消去信号の生成（消去信号生成部２４）はこのよう
にディジタル回路を用いて適応制御しなくても、アナロ
グ回路（例えば、位相調整回路など）を用いて制御する
ことも可能である。
【００９９】さらに、上述した各実施形態では、消去信
号生成部２４で生成した消去信号，エラーマイク１３Ｂ
で検出された誤差信号，騒音検出マイク３６で検出され
た騒音信号の各信号レベルをそれぞれ増幅器２５，２
６，３６の増幅率を変えることで調整しているが、例え
ば可変抵抗器などの手段を用いても同様の作用効果を得
ることができる。
【０１００】また、上述した各実施形態では、いずれ
も、エラーマイク１３Ｂで検出された誤差信号に応じて
その誤差信号がゼロになるよう消去信号の生成処理を適
応制御しているが、例えば、外乱等の影響があまり無く
騒音伝達系が突発的に大きく変化したりしないことが分
かっている場合には、このエラーマイク１３Ｂによる適
応制御系を省略して騒音制御系１２の構成を簡素化する
こともできる。
【０１０１】さらに、上述した各実施形態では、冷却制
御系１１における減算器２１，２２及び増幅制御部２３
からなる部分と、上記の騒音制御系１２における適応制
御部３１とが１つのＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセ
ッサ）により構成（ファームウェア化）されているもの
としたが、必ずしも、ＤＳＰにより構成する必要はな
い。
【０１０２】また、上述した各実施形態では、音響冷却
装置１，１′が冷凍冷蔵庫に適用される場合を一例に挙
げたが、本発明はこれに限定されず、他の家電製品や電
子機器などに適用することも可能である。さらに、この
場合、音響圧縮器１１０の室１１１に注入される流体
（冷却媒体）がフロンガス等の気体である場合を例にし
たが、本発明はこれに限定されず所望の冷却媒体として
機能するものであれば液体であってもよい。
【０１０３】そして、本発明は上述した各実施形態に限
定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲
で種々変形して実施することができる。
【０１０４】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の騒音低減
機能付き音響冷却装置によれば、冷却媒体を圧縮するた
めの音源の駆動状態が音源制御部からの駆動制御信号に
より変更されても、その駆動制御信号に応じて音源の駆
動騒音を消去するために生成した消去信号の信号レベル
を調整するので、音源の駆動状態がどのように変化して
もその変化に高速に追従して、最適なレベルで消去音を
生成・出力することができる。従って、音源の駆動状態
に関わらず音源の駆動騒音を極めて効率良く低減するこ
とができる（請求項１）。
【０１０５】なお、上述の音響冷却装置では、上記の消
去音により消去しきれずに残留した残留騒音が検出され
ると、その残留騒音が最小となるように上記消去音の生
成を適応的に制御することもできるので、上記音源の駆
動騒音の特性が突発的に大きく変化してもその変化に確
実に追従して常に上記駆動騒音を最小にすることがで
き、騒音低減能力を大幅に向上させることができる（請
求項２）。
【０１０６】また、上述の音響冷却装置では、上記駆動
制御信号による音源の駆動状態に応じて、消去信号生成
時の適応制御に使用される残留騒音信号の信号レベルを
自動的に調整することもできるので、上記音源の駆動状
態がどのように変化してもその変化に追従して上記残留
騒音信号の信号レベルを常に最適なレベルに調整するこ
とができる。従って、消去信号生成時の適応制御を安定
化することができ、騒音低減機能の信頼性を大幅に向上
させることができる（請求項３）。
【０１０７】なお、上記の適応制御は、例えば、適応フ
ィルタを用いて、上記音源の駆動騒音が消去音の出力位
置へ伝達されるときの騒音伝達系を上記の残留騒音を考
慮しながら音源を駆動する駆動制御信号に基づき模擬す
ることにより行なえば、上記の騒音伝達系の変化に追従
して常に最適な騒音消去特性を有する消去信号を生成す
ることができ、騒音低減能力をより一層向上させること
ができる（請求項４）。
【０１０８】ここで、上記の適応フィルタは、例えば、
遅延素子や乗算器，加算器などのハードウェアを用いて
構成することができ、また、上記の残留騒音信号に応じ
てこの適応フィルタにおける係数を調整するだけで、刻
々と変化する上記騒音伝達系を忠実、且つ、リアルタイ
ムに模擬することができるので、上記音源の駆動騒音を
極めて精度良く低減することができる（請求項５）。
【０１０９】また、本発明の騒音低減機能付き音響冷却
装置によれば、上述の装置と同様に音源の駆動状態を考
慮して最適なレベルの消去音を生成・出力する際、音源
の駆動に伴い実際に発生している騒音（以下、実騒音と
いうことがある）を検出し、検出した実騒音に基づいて
消去信号を生成することもできるので、より実際の騒音
を消去するのに適した特性をもった消去音を生成するこ
とができ、音源の駆動騒音をより効果的、且つ、精度良
く低減することができる（請求項６）。
【０１１０】なお、上記の音響冷却装置は、音源の駆動
状態に応じて、消去信号の生成に使用される上記の騒音
信号の信号レベルを調整することもできるので、音源の
駆動状態がどのように変化してもその変化に追従して上
記騒音信号の信号レベルを常に最適なレベルに自動調整
することができる。従って、消去信号の生成を安定化す
ることができ、騒音低減機能の信頼性の向上に大いに寄
与する（請求項７）。
【０１１１】また、上記の音響冷却装置でも、上記の消
去音により消去しきれずに残留した残留騒音が最小とな
るように上記消去信号の生成を適応的に制御することが
できるので、上記の駆動騒音の特性が突発的に大きく変
化してもその変化に追従して常に上記駆動騒音を最小に
することができ、この場合も、騒音低減能力を大幅に向
上させることができる（請求項８）。
【０１１２】さらに、上記の音響冷却装置は、上記の音
源を駆動する駆動制御信号に応じて、消去信号生成時の
適応制御に使用される上記の残留騒音信号の信号レベル
を自動的に調整することもできるので、音源の駆動状態
に関わらず残留騒音信号の信号レベルを常に最適なレベ
ルに自動調整することができる。従って、消去信号生成
時の適応制御を安定化することができ、騒音低減機能の
信頼性の向上にさらに寄与する（請求項９）。
【０１１３】なお、このとき、上記の適応制御部は、音
源の駆動騒音の騒音伝達系を上記の残留騒音を考慮しな
がら上記の実騒音に基づき模擬して上記の駆動騒音を消
去するための消去信号を生成することができるので、上
記の騒音伝達系の変化に追従して最適な騒音消去特性を
有する消去信号を生成することができるとともに、上記
の実騒音を基により忠実に上記騒音伝達系を模擬するこ
とができ、さらに効果的に音源の駆動騒音を低減するこ
とができる（請求項１０）。
【０１１４】また、この場合、上記の適応フィルタも、
遅延素子や乗算器，加算器などのハードウェアを用いて
構成することができ、また、この適応フィルタにおける
係数を上記の残留騒音に応じて調整するだけで、刻々と
変化する上記騒音伝達系を忠実、且つ、リアルタイムに
模擬することができるので、上記音源の駆動騒音を極め
て精度良く低減することができる（請求項１１）。
【０１１５】なお、上記の適応制御部は、音源の駆動騒
音を消去すべき消去音が騒音として検出される場合の消
去音伝達系を模擬騒音信号生成部において模擬し、上記
の適応フィルタにおいて、上記の実騒音から上記の消去
音による騒音を差し引いた上で、騒音伝達系を模擬する
ので、消去音が騒音として検出される影響を最小限に抑
えながら、忠実に騒音伝達系を模擬して消去音の生成・
出力を行なうことができ、騒音低減精度を大幅に向上さ
せることができる（請求項１２）。
【０１１６】また、上記の適応フィルタも、遅延素子や
乗算器，加算器などのハードウェアを用いて構成するこ
とができ、また、この適応フィルタにおける係数を上記
の残留騒音信号に応じて調整するだけで、刻々と変化す
る上記騒音伝達系を忠実、且つ、リアルタイムに模擬す
ることができるので、上記音源の駆動騒音を極めて精度
良く低減することができる（請求項１３）。
【０１１７】さらに、上記の模擬騒音信号生成も、上記
の適応フィルタと同様に、遅延素子や乗算器，加算器な
どのハードウェアを用いて構成すれば、模擬騒音信号の
生成も高速化することができる（請求項１４）。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の原理ブロック図である。
【図２】本発明の原理ブロック図である。
【図３】本発明の第１実施形態としての騒音低減機能付
き音響冷却装置の構成を模式的に示す図である。
【図４】第１実施形態の騒音低減機能付き音響冷却装置
の要部の構成を示すブロック図である。
【図５】第１実施形態で使用されるＦＩＲフィルタの構
成を示すブロック図である。
【図６】第１実施形態の騒音低減機能付き音響冷却装置
の動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態としての騒音低減機能付
き音響冷却装置の要部の構成を示すブロック図である。
【図８】第２実施形態の騒音低減機能付き音響冷却装置
の動作を説明するためのフローチャートである。
【図９】従来の音響冷却装置の外観の一例を模式的に示
す斜視図である。
【図１０】従来の音響冷却装置の要部の構成を模式的に
示す図である。
【符号の説明】
１，１′ 騒音低減機能付き音響冷却装置 ２ 容器 ３ 音源 ４ 音源制御部 ５，５′，２４ 消去信号生成部 ６ 消去信号レベル調整部 ７ 消去音出力部 ８ 騒音検出部 １１ 冷却制御系（音源制御部） １２ 騒音制御系 １３Ａ スピーカ（消去音出力部） １３Ｂ エラーマイク（残留騒音検出部） １４ 電源 １５ 制御信号発生部 １６ 増幅率可変型増幅器 １７ 圧力センサ １８ 温度センサ １９，２０，２８，３０ アナログ／ディジタル（Ａ／
Ｄ）変換器 ２１，２２，３８ 減算器 ２３ 増幅制御部 ２５ 増幅率可変型増幅器（ＡＭＰ：消去信号レベル調
整部） ２６ 増幅率可変型増幅器（ＡＭＰ：残留騒音信号レベ
ル調整部） ２７，２９，３３ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） ３１ 適応制御部 ３４ 非巡回型ディジタルフィルタ〔ＦＩＲ（適応）フ
ィルタ〕 ３４Ａ 遅延素子 ３４Ｂ 乗算器 ３４Ｃ 加算器 ３５ 係数調整部（模擬処理制御部） ３６ 騒音検出マイク ３７ 回り込み防止フィルタ（模擬騒音信号生成部） ３９ 増幅率可変型増幅器（騒音信号レベル調整部） １１０ 音響圧縮器 １１１ 室（容器） １１２ 音響駆動器（音源） １１３ 放出室 １１３ａ 放出弁 １１４ 吸引室 １１４ａ 吸引弁 １１５ 開口部 １１６ 閉口部 １１７ 圧力節 １１８ 圧力腹 １２０ 凝縮器 １２１ 出口 １３０ 気化器 １３１ 入口 １３２ 冷却スペース １５０ 放出管 １６０ 吸引管 １７０ 毛細管

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 被冷却物を冷却するための冷却媒体を注
    入される容器と、該容器の内部に音波を送出する音源
    と、該音源を駆動するための駆動制御信号を生成して該
    音源へ出力する音源制御部とをそなえ、該音源の駆動状
    態を該音源制御部が制御することにより該冷却媒体を該
    音波によって圧縮し、該冷却媒体が膨張するときの吸熱
    作用を利用して該被冷却物を冷却する音響冷却装置にお
    いて、 該音源制御部で生成された該駆動制御信号に基づいて該
    音源の駆動に伴い発生する騒音を消去しうる特性を有す
    る消去信号を生成する消去信号生成部と、 該消去信号生成部で生成された該消去信号の信号レベル
    を該音源制御部で生成された該駆動制御信号に応じて調
    整する消去信号レベル調整部と、 該消去信号生成部で生成され該消去信号レベル調整部で
    レベル調整された該消去信号を音波に変換して該騒音の
    消去音として出力する消去音出力部とが設けられたこと
    を特徴とする、騒音低減機能付き音響冷却装置。
  2. 【請求項２】 該消去音により該音源の駆動に伴い発生
    する騒音を消去しきれずに残留した騒音を残留騒音信号
    として検出する残留騒音検出部をそなえるとともに、 該消去信号生成部が、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号が最小と
    なるように該消去信号の生成を適応的に制御する適応制
    御部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項１
    記載の騒音低減機能付き音響冷却装置。
  3. 【請求項３】 該適応制御部へ入力される該残留騒音信
    号の信号レベルを該音源制御部で生成された該駆動制御
    信号に応じて調整する残留騒音信号レベル調整部をそな
    えていることを特徴とする、請求項２記載の騒音低減機
    能付き音響冷却装置。
  4. 【請求項４】 該適応制御部が、 該音源の駆動に伴い発生する該騒音が該消去音出力部へ
    伝達されるときの騒音伝達系を該音源制御部で生成され
    た該駆動制御信号に基づいて模擬することにより該消去
    信号を生成する適応フィルタと、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号に応じて
    該適応フィルタにおける上記騒音伝達系の模擬処理を制
    御する模擬処理制御部とをそなえて構成されたことを特
    徴とする、請求項２又は請求項３に記載の騒音低減機能
    付き音響冷却装置。
  5. 【請求項５】 該適応フィルタが、 該駆動制御信号を遅延して得られる複数の信号に対して
    それぞれ所定の係数を乗算し各信号を加算することによ
    り該騒音伝達系を模擬して該消去信号を生成するように
    構成されるとともに、 該模擬処理制御部が、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号に応じて
    該適応フィルタにおける該係数を調整することにより上
    記騒音伝達系の模擬処理を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする、請求項４記載の騒音低減機能付き
    音響冷却装置。
  6. 【請求項６】 被冷却物を冷却するための冷却媒体を注
    入される容器と、該容器の内部に音波を送出する音源
    と、該音源を駆動するための駆動制御信号を生成して該
    音源へ出力する音源制御部とをそなえ、該音源の駆動状
    態を該音源制御部が制御することにより該冷却媒体を該
    音波によって圧縮し、該冷却媒体が膨張するときの吸熱
    作用を利用して該被冷却物を冷却する音響冷却装置にお
    いて、 該音源の駆動に伴い発生する騒音を騒音信号として検出
    する騒音検出部と、 該騒音検出部で検出された該騒音信号に基づいて該騒音
    を消去しうる特性を有する消去信号を生成する消去信号
    生成部と、 該消去信号生成部で生成された該消去信号の信号レベル
    を該音源制御部で生成された該駆動制御信号に応じて調
    整する消去信号レベル調整部と、 該消去信号生成部で生成され該消去信号レベル調整部で
    レベル調整された該消去信号を音波に変換して該騒音の
    消去音として出力する消去音出力部とが設けられたこと
    を特徴とする、騒音低減機能付き音響冷却装置。
  7. 【請求項７】 該消去信号生成部へ入力される該騒音信
    号の信号レベルを該音源制御部で生成された該駆動制御
    信号に応じて調整する騒音信号レベル調整部をそなえて
    いることを特徴とする、請求項６記載の騒音低減機能付
    き音響冷却装置。
  8. 【請求項８】 該消去音により該音源の駆動に伴い発生
    する騒音を消去しきれずに残留した騒音を残留騒音信号
    として検出する残留騒音検出部をそなえるとともに、 該消去信号生成部が、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号が最小と
    なるように該消去信号の生成を適応的に制御する適応制
    御部をそなえて構成されたことを特徴とする、請求項６
    又は請求項７に記載の騒音低減機能付き音響冷却装置。
  9. 【請求項９】 該適応制御部へ入力される該残留騒音信
    号の信号レベルを該音源制御部で生成された該駆動制御
    信号に応じて調整する残留騒音信号レベル調整部をそな
    えていることを特徴とする、請求項８記載の騒音低減機
    能付き音響冷却装置。
  10. 【請求項１０】 該適応制御部が、 該音源の駆動に伴い発生する該騒音が該消去音出力部に
    伝達されるときの騒音伝達系を該騒音検出部で検出され
    た該騒音信号に基づいて模擬することにより該消去信号
    を生成する適応フィルタと、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号に応じて
    該適応フィルタにおける上記騒音伝達系の模擬処理を制
    御する模擬処理制御部とをそなえて構成されたことを特
    徴とする、請求項８又は請求項９に記載の騒音低減機能
    付き音響冷却装置。
  11. 【請求項１１】 該適応フィルタが、 該騒音信号を遅延して得られる複数の信号に対してそれ
    ぞれ所定の係数を乗算し各信号を加算することにより該
    騒音伝達系を模擬して該消去信号を生成するように構成
    されるとともに、 該模擬処理制御部が、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号に応じて
    該適応フィルタにおける該係数を調整することにより上
    記騒音伝達系の模擬処理を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする、請求項１０記載の騒音低減機能付
    き音響冷却装置。
  12. 【請求項１２】 該適応制御部が、 該消去音出力部から出力される該消去音が該騒音検出部
    に伝達されるときの消去音伝達系を該消去信号に基づい
    て模擬することにより模擬騒音信号を生成する模擬騒音
    信号生成部と、 該騒音検出部で検出された該騒音信号と該模擬騒音信号
    生成部で生成された該模擬騒音信号との差分信号に基づ
    いて該騒音伝達系を模擬することにより該消去信号を生
    成する適応フィルタと、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号に応じて
    該適応フィルタにおける上記騒音伝達系の模擬処理を制
    御する模擬処理制御部とをそなえて構成されたことを特
    徴とする、請求項８又は請求項９に記載の騒音低減機能
    付き音響冷却装置。
  13. 【請求項１３】 該適応フィルタが、 該差分信号を遅延して得られる複数の信号に対してそれ
    ぞれ所定の係数を乗算し各信号を加算することにより該
    騒音伝達系を模擬して該消去信号を生成するように構成
    されるとともに、 該模擬処理制御部が、 該残留騒音検出部で検出された該残留騒音信号に応じて
    該適応フィルタにおける該係数を調整することにより上
    記騒音伝達系の模擬処理を制御するように構成されてい
    ることを特徴とする、請求項１２記載の騒音低減機能付
    き音響冷却装置。
  14. 【請求項１４】 該模擬騒音信号生成部が、 該消去信号を遅延して得られる複数の信号に対してそれ
    ぞれ所定の係数を乗算し各信号を加算することにより該
    模擬騒音信号を生成するように構成されていることを特
    徴とする、請求項１２又は請求項１３に記載の騒音低減
    機能付き音響冷却装置。
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