JPWO2011052088A1 - 騒音制御システム、並びに、それを搭載したファン構造体及び空気調和機の室外機 - Google Patents

Abstract

空間の所望の位置に騒音が低減された消音領域を創生することができる騒音制御システムを得る。エラースキャニングフィルター１２は、エラースキャニング方式による適応制御のアルゴリズムによって、リファレンスセンサーによって検出された音響信号成分の逆位相の位相を持つ消音信号を生成し、制御用スピーカー１３は、消音信号を放射して、受音者２６の頭部近傍に消音領域６０を創生する。

Description

本発明は、開空間において、所望の空間に消音領域を創生するアクティブ騒音制御方式を採用した騒音制御システム、並びに、それを搭載したファン構造体及び空気調和機の室外機に関するものである。

従来から、適応信号処理による騒音対策例は報告されており、生活者の睡眠時の環境周囲に消音領域を創生する手段は報告されている。

例えば、睡眠時に受音者の周囲に消音領域を創生するためのアクティブ騒音制御のシステムを受音者が用いる枕内に構成して、睡眠時に消音領域を創生する消音枕が提案されている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

特開平８−１４０８０７号公報 特開２００７−８９８１４号公報

しかし、上記のシステム構成では、枕内に騒音を収集するためのセンサー及び消音用の二次音源を装着させる必要があり、受音者の頭の位置の移動場所によっては、二次音源が受音者の頭で塞がれてしまい、消音に必要な消音信号を再生する事ができない等の問題があった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたもので、空間の所望の位置に騒音が低減された消音領域を創生することができる騒音制御システムを得ることを目的とする。

本発明に係る騒音制御システムは、騒音源からの騒音源信号を収集する１つ以上のリファレンスセンサーと、前記騒音源信号を消音させるための消音信号を放射する１つ以上の制御用スピーカーと、前記消音信号によって消音される領域（以下、消音領域という）に設置され、該消音領域における音響信号（以下、消音領域音響信号という）を収集する２つ以上のエラーセンサーと、前記リファレンスセンサーによって収集された前記騒音源信号及び前記エラーセンサーによって収集された前記消音領域音響信号から、適応制御のアルゴリズムによる適応信号処理によって前記消音信号を生成するエラースキャニングフィルターと、を備え、前記制御用スピーカーから放射される前記消音信号は、所定の空間領域に前記消音領域を創生することを特徴とする。

本発明に係る騒音制御システムによれば、１つ以上のリファレンスセンサー、１つ以上の制御スピーカー、及び、２つ以上のエラーセンサーを設けることによって、空間の所望の位置に騒音が低減された消音領域を創生することができる、快適な空間を形成することができる。

本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムの構成を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムを受音者の頭部周囲に適用した場合の側面図である。 本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムを受音者の頭部周囲に適用した場合の上面図である。 本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムを受信者の頭部周囲に適用した場合に設置される屋外用リファレンスセンサー２０ａの構造の概略及びその指向特性を示す図である。 本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムにおいて、受音者２６近傍に創生された消音領域６０の周波数特性と、屋内及び屋外で発生している騒音の周波数特性とを比較して示した図である。 本発明の実施の形態２に係る騒音制御システムを搭載したファン構造体４０の構造の側面図である。 本発明の実施の形態２に係る騒音制御システムを搭載したファン構造体４０の構造の正面図である。 本発明の実施の形態２に係る騒音制御システムを搭載したファン構造体４０において、消音領域６０の周波数特性と、ファン部４１の回転に伴う騒音の周波数特性とを比較して示した図である。 本発明の実施の形態３に係る騒音制御システムを搭載した空気調和機の室外機５０の構造の斜視図である。 本発明の実施の形態３に係る騒音制御システムを搭載した空気調和機の室外機５０におけるうなり音の騒音低減効果を示す図である。

実施の形態１．
（騒音制御システムの構成）
図１は、本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムの構成を示す図である。以下、図１を参照しながら、騒音制御システムの構成について説明する。
本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムは、少なくとも、リファレンスセンサー１０、エラーセンサー１１、エラースキャニングフィルター１２及び制御用スピーカー１３によって構成されている。

リファレンスセンサー１０は、騒音による騒音源信号を検出するセンサーであり、例えば、マイクロホンによって構成されている。
なお、図１においては、リファレンスセンサー１０として一系統のみ記載されているが、これに限定されるものではなく、複数系統備えられる構成としてもよい。
また、上記のように、リファレンスセンサー１０は、マイクロホンによって構成されているものとしたが、これに限定されるものではなく、振動収集のための振動及び加速度ピックアップ等の検出手段としてもよい。

エラーセンサー１１は、騒音源信号に対して後述する制御用スピーカー１３によって再生された消音信号の働きによって消音作用が実施された後の信号を受信するセンサーであり、例えば、マイクロホンによって構成されている。図１で示されるように、エラーセンサー１１として、第１エラーセンサー１１ａ及び第２エラーセンサー１１ｂが設置されている。
なお、図１においては、第１エラーセンサー１１ａ及び第２エラーセンサー１１ｂという２つのエラーセンサー１１が設置されているが、これに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上のエラーセンサー１１が設置される構成としてもよい。
また、上記のように、エラーセンサー１１は、マイクロホンによって構成されているものとしたが、これに限定されるものではなく、振動収集のための振動及び加速度ピックアップ等の検出手段としてもよい。

エラースキャニングフィルター１２は、適応信号処理のためのＦｉｌｔｅｒｄ−Ｘ ＬＭＳアルゴリズムによって係数可変を実施するためのフィルターである。図１で示されるように、エラースキャニングフィルター１２として、第１エラースキャニングフィルター１２ａ及び第２エラースキャニングフィルター１２ｂが設置されている。この第１エラースキャニングフィルター１２ａは、前述した第１エラーセンサー１１ａ及び第２エラーセンサー１１ｂがそれぞれ接続されている。第２エラースキャニングフィルター１２ｂも、同様に、第１エラーセンサー１１ａ及び第２エラーセンサー１１ｂがそれぞれ接続されている。また、この第１エラースキャニングフィルター１２ａ及び第２エラースキャニングフィルター１２ｂは、各々、消音信号を生成するためのフィルター特性段である第１フィルター特性段１２０ａ、そして、第２フィルター特性段１２０ｂを有する。この第１フィルター特性段１２０ａ及び第２フィルター特性段１２０ｂには、リファレンスセンサー１０が接続されている。
なお、図１においては、第１エラースキャニングフィルター１２ａ及び第２エラースキャニングフィルター１２ｂという２つのエラースキャニングフィルター１２が設置されているが、これに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上のエラースキャニングフィルター１２が設置される構成としてもよい。

制御用スピーカー１３は、第１フィルター特性段１２０ａ又は第２フィルター特性段１２０ｂにおいて生成された消音信号を再生するための消音用の二次音源であり、例えば、スピーカー構造を有している。図１で示されるように、制御用スピーカー１３として、第１制御用スピーカー１３ａ及び第２制御用スピーカー１３ｂが設置されている。この第１制御用スピーカー１３ａは第１エラースキャニングフィルター１２ａにおける第１フィルター特性段１２０ａに接続されており、また、第２制御用スピーカー１３ｂは第２エラースキャニングフィルター１２ｂにおける第２フィルター特性段１２０ｂに接続されている。
なお、上記のように、制御用スピーカー１３は、スピーカー構造を有するものとしたが、これに限定されるものではなく、振動を発生する加振構造体としてもよい。
また、図１においては、第１制御用スピーカー１３ａ及び第２制御用スピーカー１３ｂという２つの制御用スピーカー１３が設置されているが、これに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上の制御用スピーカー１３が設置される構成としてもよい。

（騒音制御システムの動作）
次に、図１を参照しながら、本実施の形態に係る騒音制御システムにおいて、騒音制御を実施するためのエラースキャニング方式による適応制御のアルゴリズムについて説明する。
エラーセンサー１１と制御用スピーカー１３との間は、未知の音場環境であり、本実施の形態に係る騒音制御システムによって創生される消音領域６０は、この未知の音場環境に創生される。この消音領域６０の音場状態の環境変化を監視するためにエラーセンサー１１が使用される。また、この消音領域６０は、エラーセンサー１１と制御用スピーカー１３との間に創生されるので、エラーセンサー１１及び制御用スピーカー１３が設置される位置によって、音場環境における所望の位置に創生することができる。

エラーセンサー１１には、制御用スピーカー１３からの音放射に伴う音響信号成分が入力され、制御用スピーカー１３からエラーセンサー１１までの伝達経路における伝達関数による伝播特性が測定される。ここで、１つのエラーセンサー１１である第１エラーセンサー１１ａに着目し、第１制御用スピーカー１３ａからの音響信号成分を入力することによって、消音領域６０の第１エラーセンサー１１ａから第１制御用スピーカー１３ａまでの伝達経路における伝達関数Ｃ１１が測定される。また、第１エラーセンサー１１ａは、第２制御用スピーカー１３ｂからの音響信号成分を入力することによって、消音領域６０の第１エラーセンサー１１ａから第２制御用スピーカー１３ｂまでの伝達経路における伝達関数Ｃ１２が測定される。

また、第２エラーセンサー１１ｂに着目し、第１制御用スピーカー１３ａからの音響信号成分を入力することによって、消音領域６０の第２エラーセンサー１１ｂから第１制御用スピーカー１３ａまでの伝達経路における伝達関数Ｃ２１が測定される。また、第２エラーセンサー１１ｂは、第２制御用スピーカー１３ｂからの音響信号成分を入力することによって、消音領域６０の第２エラーセンサー１１ｂから第２制御用スピーカー１３ｂまでの伝達経路における伝達関数Ｃ２２が測定される。

上記の動作を常時実施することによって、消音領域６０に伝播する騒音源信号、消音領域６０の変動要因、及び、制御必要なデバイス（ここでは、リファレンスセンサー１０、エラーセンサー１１及び制御用スピーカー１３）等の特性を確認できるので、安定した消音特性を得ることができる。
なお、スキャンする動作によってデバイスを停止する時間も存在することから、デバイスそのものの数を増加させてもよく、それによって、消音領域６０を拡大することもできる。

騒音制御を実施する前に、制御用スピーカーから任意時間ごとに任意信号を放射して、それがリファレンスセンサー１０及びエラーセンサー１１によって検出されることによって、伝達関数を測定することができ、リファレンスセンサー１０及びエラーセンサー１１の設置位置及び設置個数を確認することができる。この測定された伝達関数に基づく伝達特性は、リファレンスセンサー１０及びエラーセンサー１１を介して、消音信号を生成するためのエラースキャニングフィルター１２に伝達される。

騒音制御実施中は、エラーセンサー１１への入力信号は、消音したい空間である消音領域６０における信号成分であることから、この信号成分を限りなく０にする必要があり、エラースキャニングフィルター１２において、消音した空間である消音領域６０の基本信号として作用する。ここで、エラースキャニングフィルター１２は、消音すべき信号成分を消音するために、最小二乗法に基づく計算を実施し、この計算の結果に基づいて、消音領域６０に対して必要な信号形状を有する生成する動作を実施する。そして、リファレンスセンサー１０は騒音源信号を受信して、エラースキャニングフィルター１２は、この信号成分を畳込み積分して、逆位相の消音信号を生成する。この逆位相の消音信号は、第１フィルター特性段１２０ａ（又は、第２フィルター特性段１２０ｂ）から制御用スピーカー１３に送信され、制御用スピーカー１３はこの消音信号を再生し放射する。

そして、エラースキャニングフィルター１２は、エラーセンサー１１によって検出された信号成分を受信し、制御用スピーカー１３によって放射された消音信号との位相特性との比較を実施することによって、騒音源信号以外の外来信号、すなわち、消音領域６０を変動させる環境変化要因として確認することができ、このエラーセンサー１１によって検出された信号成分の逆位相の信号成分を新たに消音信号として生成する。この消音信号は、制御用スピーカー１３に送信され、制御用スピーカー１３から、騒音源からの音を消すために放射される。消音領域６０における消音に必要な基本動作は、上記のような動作によって実施される。
なお、上記の「このエラーセンサー１１によって検出された信号成分」が、本発明の「消音領域音響信号」に相当する。

（騒音制御システムを受音者の頭部周囲に適用した場合の構成及び動作）
図２は、本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムを受音者の頭部周囲に適用した場合の側面図であり、図３は、その上面図である。
図２及び図３で示されるように、筐体（建屋）２２の中には、ベッド等の寝具２５が載置されており、その寝具２５の上に、受音者２６が横たわっている。この筐体２２の一部である壁面２３の任意位置には、ガラス面２４が設置されている。屋外の壁面２３には、直接又は治具等介して、屋外用リファレンスセンサー２０ａが固定されている。また、屋内の壁面２３には、屋内用リファレンスセンサー２０ｂが設置されている。さらに、寝具２５に横たわっている受音者２６の頭部、特に、両耳に相当する寝具の両側部には、制御用スピーカー１３が２つ設置されている。また、受音者２６の頭部の上方に、その頭部を囲うようにして４つのエラーセンサー１１が設置されている。
なお、上記の屋外用リファレンスセンサー２０ａ及び屋内用リファレンスセンサー２０ｂは、図１におけるリファレンスセンサー１０に相当するものである。

なお、上記の図２及び図３で示される各構成要素の配置は例示であり、これに限定されるものではなく、例えば、エラーセンサー１１又は制御用スピーカー１３の個数、又は、配置は異なるものとしてよい。
また、図２及び図３においては、屋外用リファレンスセンサー２０ａ及び屋内用リファレンスセンサー２０ｂは、それぞれ１個ずつ計２個設置する構成としているが、これに限定されるものではなく、それぞれ１つ以上設置される構成としてもよい。

図４は、本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムを受信者の頭部周囲に適用した場合に設置される屋外用リファレンスセンサー２０ａの構造の概略及びその指向特性を示す図である。
図４で示されるように、屋外用リファレンスセンサー２０ａは、少なくとも、受音部分であるドーム型受音板３０、このドーム型受音板３０の前面に固定された防水性能を有する風防３１、及び、屋外用リファレンスセンサー２０ａの筐体であるセンサー筐体３２によって構成されている。

屋外用リファレンスセンサー２０ａは、そのマイクロホン構造によって、ドーム型受音板３０の面全体で、空間を伝播する音響信号成分を受音できていることが、図４で示される指向特性から分かる。また、逆に、このマイクロホン構造においては、ドーム型受音板３０の背面側から伝播してくる音響信号成分は、受音できないことが、図４で示される指向特性から分かる。

センサー筐体３２は、３００Ｈｚ以下の振動成分の振動エネルギーを熱エネルギーに変換して振動除去することが可能な、例えば、マイカ若しくは雲母等の高分子系の制振材料、又は、シリコン等の材料を用いて形成されている。

ドーム型受音板３０は、筐体２２を背にして設置され、すなわち、屋外用リファレンスセンサー２０ａがセンサー筐体３２の背面が壁面２３に向くように設置されているので、屋外で発生して、壁面２３方向に伝播してきて屋内に透過してくる屋外の音響信号成分を確実に検出することができる。

ここで、屋外での騒音で３００Ｈｚ以下の音響信号は波長が長く、その音響エネルギーも大きいので、壁面２３又はガラス面２４が加振されて振動音として伝播する。この振動音は筐体２２を直接振動させるため、屋外用リファレンスセンサー２０ａのセンサー筐体３２に伝播してセンサー筐体３２を振動させることになる。これによって、屋外用リファレンスセンサー２０ａのドーム型受音板３０に伝播する空気振動による音響信号成分とは異なる振動音成分も検出してしまい、検出した信号に位相の乱れを生じてしまい、場合によっては、ドーム型受音板３０で検出した音響信号が打ち消されてしまう問題があるが、センサー筐体３２を形成している制振材料によって対策が可能である。以上のように、屋外用リファレンスセンサー２０ａは、筐体２２の任意位置に設置され、屋外から筐体２２に伝搬してくる音響信号成分を検出する。

しかし、屋外で発生した騒音による音響信号の多くは、筐体２２の壁面２３の任意位置に設置されているガラス面２４を透過して屋内側に進入してくる。このガラス面２４から進入してくる音は、ガラス面２４を振動させることによって、振動音も発生させる。また、筐体２２の壁面２３を加振して屋内に伝搬してくる振動音、さらには、筐体２２の屋内寸法の影響によって共鳴を起こし、非常に低い周波数成分の共鳴音も発生する。屋内用リファレンスセンサー２０ｂは、上記のような透過による伝搬音、振動音、及び、室内で発生した共鳴音の全てを収集するものである。また、屋内用リファレンスセンサー２０ｂは、屋外用リファレンスセンサー２０ａと同様の指向特性を有するが、壁面２３に伝播する振動音を検出できるように、屋外用リファレンスセンサー２０ａのセンサー筐体３２とは異なり、制振性能に優れた材料では形成せず、経年劣化及び品質的な面に優れた樹脂又は金属材料によって形成されている。すなわち、屋内用リファレンスセンサー２０ｂは、ガラス面２４、そのガラス面２４の近傍、又は、屋外からの騒音が伝搬しやすい壁面２３に設置され、屋内である筐体２２内の音響信号成分を検出する役割を成す。

上記のように、屋外用リファレンスセンサー２０ａは筐体２２の壁面２３の屋外側の任意位置に、及び、屋内用リファレンスセンサー２０ｂは筐体２２内の壁面２３の任意位置に設置され、消音したい音響信号成分を検出する。この屋外用リファレンスセンサー２０ａ及び屋内用リファレンスセンサー２０ｂによって検出された騒音の音響信号成分は、本実施の形態に係る騒音制御システムのエラースキャニングフィルター１２（図２及び図３においては図示せず）に送信される。そのエラースキャニングフィルター１２は、前述したエラースキャニング方式による適応制御のアルゴリズムによって、それぞれのリファレンスセンサーによって検出された音響信号成分の逆位相の位相を持つ消音信号を生成する。そして、制御用スピーカー１３は、その生成された消音信号を放射して、受音者２６の頭部近傍に消音領域６０を創生する。

図５は、本発明の実施の形態１に係る騒音制御システムにおいて、受音者２６近傍に創生された消音領域６０の周波数特性（以下、対策特性という）と、屋内及び屋外で発生している騒音の周波数特性（以下、外来騒音特性という）とを比較して示した図である。
図５で示されるように、消音領域６０においては、問題となる低周波帯域での音圧レベルが最大で２０ｄＢ以上減衰されていることが分かる。

（実施の形態１の効果）
以上のような構成及び動作のように、制御用スピーカー１３が放射する消音信号によって、空間の所望の位置に騒音が低減された消音領域６０を創生することができ、快適な空間を形成することができる。

また、従来の技術においては、騒音を検出するためのセンサーを枕元に設置することが一般的な構造となっており、室内で発生する騒音源からの騒音信号を収集することは可能であるが、室外から室内へ伝播する屋外の騒音については、室内に設置している騒音収集用にセンサーによって入力されず、結局は室外から室内へ伝播してくる騒音の信号成分を検出して騒音低減のための消音動作を実施することは不可能であるという問題があり、また、室外から室内への伝播経路は窓ガラスを透過する場合が多いが、受音者の近傍に設置されている従来のセンサーでは、窓ガラスを透過する騒音の信号を検出できず、結果的には、室内の受音者の近くで発生している音のみを検出して、消音する動作のみとなっていたのに対し、本実施の形態においては、受音者２６が寝具２５における睡眠時等に、受音者２６の頭部周辺に、屋外で発生する騒音の音響信号成分、屋外から屋内に侵入してきた振動音成分、及び、屋内で発生した共鳴音等を消音信号によって抑制される消音領域６０を創生することができる。

そして、従来の技術において、枕等内に消音用の二次音源が装着された場合、その大きさは必然的に小さく、かつ、薄くする必要があるため、３００Ｈｚ以下の低周波騒音が原因の超低周波騒音等に対して対策できないという問題があったのに対して、本実施の形態においては、特別に細工した枕等を用いずに、消音領域６０を創生することができ、騒音に悩まされずに、さらに、低周波騒音を低減することができる快適な睡眠環境を得ることができる。

なお、本実施の形態においては、図１で示される騒音制御システムを、図２及び図３で示されるような屋内騒音を低減するために適用する場合を説明したが、これに限定されるものではなく、騒音制御を必要とする民生用、業務用、又は、産業用の製品等にも適用することができる。

また、本実施の形態においては、消音領域６０が受音者２６の頭部近傍に創生される構成としたが、これに限定されるものではなく、その他の所望の位置に創生される構成としてもよいのは言うまでもない。

実施の形態２．
本実施の形態における騒音制御システムを搭載した後述するファン構造体４０は、実施の形態１における図１で示した騒音制御システムと同様のものを搭載しているものとする。

（騒音制御システムを搭載したファン構造体４０の構成）
図６は本発明の実施の形態２に係る騒音制御システムを搭載したファン構造体４０の構造の側面図であり、図７はその正面図である。
図６及び図７で示されるように、換気扇等のファン構造体４０は、少なくとも、複数枚の羽をもつファン部４１、そのファン部４１の前面に設置されるファンガイド４２、そのファンガイド４２に設けられた任意寸法を有する整流板４３、中央部分にファン部４１を固定し、ファンガイド４２に固定される椀状の設置治具４４、ファンガイド４２の開口面であり吸気又は排気がなされる開口面４５、及び、ファンガイド４２の外周端に設けられた任意長の幅を有するドーナッツ形状の流路用ガイド４６を備える。
なお、上記のファンガイド４２及び設置治具４４は、本発明の「筐体」に相当し、流路用ガイド４６は、本発明の「ガイド部」に相当する。

整流板４３は、その略中央部にリファレンスセンサー４８を備えている。このリファレンスセンサー４８は、実施の形態１における屋外用リファレンスセンサー２０ａを２つ用いて、それぞれのセンサー筐体３２同士を固着させて配置されたものである。したがって、リファレンスセンサー４８は、３６０度の指向特性を有するマイクロフォンとして適用することができる。

流路用ガイド４６は、その任意位置に設けられた音開口面４９を有し、図６に示されるように、音開口面４９は、円形状の流路用ガイド４６の対向部分に２箇所設けられている。この音開口面４９に対応する部分の流路用ガイド４６の外側には、それぞれ制御用スピーカー１３が設置されている。また、この音開口面４９の近傍の流路用ガイド４６の内側には、それぞれエラーセンサー１１が設置されている。このエラーセンサー１１は、流路の妨げにならないように、また、流路による乱流音が発生しないように、流路用ガイド４６に対して半分以上が埋まっている状態で設置されている。また、流路用ガイド４６は、ファン部４１による吸気及び排気の流体の流れを乱して、乱流を発生、及び、排気及び吸気性能を害することがないように、振動減衰効率の高い樹脂又は金属材料で形成されている。さらに、流路用ガイド４６の幅は、制御用スピーカー１３の振動板口径寸法とエラーセンサー１１の外形寸法の和と略同一又は若干大きい程度とする。このようにすることで、流路用ガイド４６のガイド長が長くなることによる、流路用ガイド４６内での乱流の発生、及び、流体音の発生を抑制することができる。
なお、上記のような発生した流体音を減衰させるために、流路用ガイド４６の内側表面に、吸音材を固着するものとしてもよい。
また、図６において、流路用ガイド４６上に音開口面４９が２箇所設けられる構成としたが、これに限定されるものではなく、１箇所又は３箇所以上設けられる構成としてもよく、この場合、それぞれの音開口面４９における前述のような位置に制御用スピーカー１３及びエラーセンサー１１が設置されるものとすればよい。

（騒音制御システムを搭載したファン構造体４０の動作）
図８は、本発明の実施の形態２に係る騒音制御システムを搭載したファン構造体４０において、消音領域６０の周波数特性（対策特性）と、ファン部４１の回転に伴う騒音の周波数特性（以下、回転成分の騒音特性という）とを比較して示した図である。
ファン構造体４０においては、ファン部４１の回転に伴い、図８で示されるようなピーク周波数を持つ回転成分の騒音特性を有する騒音を発生する。このピーク周波数は、ファン部４１の回転成分の周波数（ｆ＝Ｎ（回転数）／６０）を基準として、この回転に伴うこの周波数に羽枚数Ｚを乗じた次数成分のピーク周波数（ｆｎ＝Ｎ／６０＊Ｚ）が高次に渡って発生する。このファン部４１の回転成分の周波数ｆは、ファン構造体４０の大きさ及び用途によって異なり、場合によっては、１００Ｈｚ以下の低周波成分を発生する。その回転成分の周波数ｆに羽枚数Ｚを応じたピーク周波数ｆｎは、場合によっては、１ｋＨｚ付近まで発生することがあり、低帯域から中帯域までの周波数成分を含む不快な騒音が発生する。このとき、リファレンスセンサー４８は、整流板４３を介してファン部４１とは逆の位置に設置されることで、ファン部４１において発生している回転成分のピーク周波数を検出する。また、ファン部４１の回転時に、ファン部４１のどのような形状及び回転状態の場合に、ピーク周波数成分がどのような経路で空間を伝播されるか明確に分からないために、リファレンスセンサー４８は、３６０度の指向特性を有している。このようにすることで、ファン部４１の形状及び回転状態に関わらず、ピーク周波数成分を確実に検出できる。このリファレンスセンサー４８によって検出されたピーク周波数成分は、エラースキャニングフィルター１２（図６及び図７においては図示せず）に送信される。そのエラースキャニングフィルター１２は、実施の形態１において説明したエラースキャニング方式による適応制御のアルゴリズムによって、ピーク周波数の位相成分と逆位相を持つ消音信号を生成する。そして、制御用スピーカー１３は、その生成された消音信号を流路用ガイド４６の内部方向に放射して、流路用ガイド４６の内部に消音領域６０を創生する。つまり、流路用ガイド４６は、消音領域６０を創生されるための消音エリアとして作用し、ファン部４１で発生したピーク周波数成分の騒音は、この流路用ガイド４６内に必然的に放射されるので、ピーク周波数成分の騒音は流路用ガイド４６内で消音される。この流路用ガイド４６の構造によって、ピーク周波数成分の騒音の音響信号は、流路用ガイド４６の外に三次元放射される前に、流路用ガイド４６内で消音されることとなり、消音された流体成分が流路用ガイド４６を通過して、三次元放射される。以上の動作によって、図８で示されるように、消音領域６０においては、回転成分の騒音特性におけるいずれのピーク周波数も、対策特性で示されるようにベースレベルと同等の音圧レベルまで減衰されていることが分かる。

（実施の形態２の効果）
以上のような構成及び動作のように、ファン部４１の回転に伴う騒音の音響信号成分を消音信号によって抑制することができ、流路用ガイド４６の外に騒音が放射されることを抑制することができる換気扇等のファン構造体４０を得ることができる。

実施の形態３．
本実施の形態における騒音制御システムを搭載した後述する空気調和機の室外機５０は、実施の形態１における図１で示した騒音制御システムと同様のものを搭載しているものとする。

（騒音制御システムを搭載した室外機５０の構成）
図９は、本発明の実施の形態３に係る騒音制御システムを搭載した空気調和機の室外機５０の構造の斜視図である。
図９で示されるように、空気調和機の室外機５０は、少なくとも、室外機５０の外形を形成する室外機用筐体５１、その室外機用筐体５１の内部に設置されている１つ以上の圧縮機５２、室外機用筐体５１の内部に空気を吸い込むための吸込み用ファン５３、室外機用筐体５１の一面以上に設けられた熱交換器部５４、その熱交換器部５４の外周端に設置された任意長の幅を有する枠状の排気音ガイド５５を備える。
なお、上記の室外機用筐体５１は、本発明の「筐体」に相当し、排気音ガイド５５は、本発明の「ガイド部」に相当する。

排気音ガイド５５は、その任意位置に設けられた６つの音開口面５５ａを備えている。この音開口面５５ａに対応する部分の排気音ガイド５５の外周面には、それぞれ制御用スピーカー１３が設置されている。また、排気音ガイド５５の最も外側となる部分の任意位置には、エラーセンサー１１が２つ設置されている。また、排気音ガイド５５の幅は、制御用スピーカー１３の振動板口径寸法と略同一となっている。このようにすることで、排気音ガイド５５の幅が長くなることによって、排気音ガイド５５を構成している材料が振動して、排気音ガイド５５が第２の騒音源となるのを抑制することができる。また、排気音ガイド５５は、熱交換器部５４の出口としての機能を備えているが、幅が長くなることによる熱放射を阻害、すなわち、熱交換効率の低下を抑制することができる。
なお、上記のように発生した騒音を減衰させるために、排気音ガイド５５の内側表面に、吸音材を固着するものとしてもよい。
また、図９において、排気音ガイド５５上に音開口面５５ａが６箇所設けられる構成としたが、これに限定されるものではなく、その他の数の音開口面５５ａが設けられる構成としてもよく、この場合、それぞれの音開口面５５ａに制御用スピーカー１３が設置されるものとすればよい。
さらに、図９において、エラーセンサー１１が排気音ガイド５５の最も外側となる部分に２つ設置される構成としたが、これに限定されるものではなく、１つ又は３つ以上設置される構成としてもよい。

また、圧縮機用リファレンスセンサー５６ａが、圧縮機５２近傍に設置されており、圧縮機５２の回転動作に伴う振動音を検出する。そして、ファン用リファレンスセンサー５６ｂが、吸込み用ファン５３の近傍に設置されており、ファン部の流体音を検出する。
なお、図９において、圧縮機用リファレンスセンサー５６ａ及びファン用リファレンスセンサー５６ｂが、それぞれ１つずつ備えられる構成としたが、これに限定されるものではなく、それぞれ複数備えられる構成としてもよい。

（騒音制御システムを搭載した室外機５０の動作）
室外機５０において、吸込み用ファン５３から吸入された外気は、熱交換器部５４において熱交換が実施され、排気音ガイド５５を介して外部に放出される。このとき、この外気の経路を通じて、圧縮機５２の回転に伴う騒音、及び、吸込み用ファン５３の回転に伴う騒音が、熱交換器部５４及び排気音ガイド５５を介して外部に三次元放射されることになる。

図９においては、圧縮機５２が１台設置されている構成を示しているが、これに限定されるものではなく、複数備えられる構成としてもよい。この圧縮機５２は、インバーター（図示せず）によって回転数制御が実施されている。このとき、例えば、圧縮機５２が２台設置されているものとすると、それぞれ個々にインバーターによる制御が実施され回転数が、例えば１２００回転に制御されているものとする。この場合、回転に伴って周波数ｆ＝Ｎ（回転数）／６０の振動音が発生する。このとき、圧縮機の回転数はＮ＝１２００（回転）なので、６０Ｈｚの振動音が発生する。しかし、２台の圧縮機５２は、それぞれ、インバーターによって１２００回転で制御されているが、それぞれの圧縮機５２の軸受け状態（すべり又は磨耗等）又は圧縮機５２本体の冷却油の温度上昇の相違等が影響して、その回転数に若干の差が生じる場合がある。この差が、それぞれの圧縮機５２の振動音の周波数に１Ｈｚ〜２Ｈｚ程度の相違を発生させ、この周波数の差によって「うなり音」現象が発生する。したがって、図９において圧縮機５２が複数台設置されている場合は、圧縮機５２の回転に伴う騒音、及び、吸込み用ファン５３の回転に伴う騒音の他に、前述の「うなり音」が、熱交換器部５４及び排気音ガイド５５を介して外部に三次元放射される。

上記の圧縮機５２の回転に伴う騒音及び「うなり音」は、圧縮機用リファレンスセンサー５６ａによって検出され、また、吸込み用ファン５３の回転に伴う騒音は、ファン用リファレンスセンサー５６ｂによって検出され、それぞれ、エラースキャニングフィルター１２（図９において図示せず）に送信される。そのエラースキャニングフィルター１２は、実施の形態１において説明したエラースキャニング方式による適応制御のアルゴリズムによって、ピーク周波数の位相成分と逆位相を持つ消音信号を生成する。そして、制御用スピーカー１３は、その生成された消音信号を排気音ガイド５５の内部方向に放射して、排気音ガイド５５の内部に消音領域６０を創生する。つまり、排気音ガイド５５は、消音領域６０を創生されるための消音エリアとして作用し、圧縮機５２及びファン部４１で発生した騒音は、この排気音ガイド５５内に必然的に放射されるので、この騒音は排気音ガイド５５内で消音される。この排気音ガイド５５の構造によって、騒音の音響信号は、排気音ガイド５５の外に三次元放射される前に、排気音ガイド５５内で消音されることとなり、消音された流体成分が排気音ガイド５５を通過して、三次元放射される。

図１０は、本発明の実施の形態３に係る騒音制御システムを搭載した空気調和機の室外機５０におけるうなり音の騒音低減効果を示す図である。
図１０における上図の波形は、複数の圧縮機５２からうなり音が発生しているときの、エラーセンサー１１位置での騒音の時間変動状態を示すものであり、大きな変動状態が波形として観測されるのが分かる。一方、図１０における下図の波形は、本実施の形態に係る騒音制御システムによって消音信号によって騒音が抑制された場合のエラーセンサー１１位置での騒音の時間変動状態を示すものであり、上図の波形と比較して、変動状態が減衰していることが分かる。

（実施の形態３の効果）
以上のような構成及び動作のように、圧縮機５２の回転に伴う騒音又はうなり音、及び、吸込み用ファン５３の回転に伴う騒音の音響信号成分を消音信号によって抑制することができ、排気音ガイド５５の外に騒音が放射されることを抑制することができる空気調和機の室外機５０を得ることができる。

１０ リファレンスセンサー、１１ エラーセンサー、１１ａ 第１エラーセンサー、１１ｂ 第２エラーセンサー、１２ エラースキャニングフィルター、１２ａ 第１エラースキャニングフィルター、１２ｂ 第２エラースキャニングフィルター、１３ 制御用スピーカー、１３ａ 第１制御用スピーカー、１３ｂ 第２制御用スピーカー、２０ａ 屋外用リファレンスセンサー、２０ｂ 屋内用リファレンスセンサー、２２ 筐体、２３ 壁面、２４ ガラス面、２５ 寝具、２６ 受音者、３０ ドーム型受音板、３２ センサー筐体、４０ ファン構造体、４１ ファン部、４２ ファンガイド、４３ 整流板、４４ 設置治具、４５ 開口面、４６ 流路用ガイド、４８ リファレンスセンサー、４９ 音開口面、５０ 室外機、５１ 室外機用筐体、５２ 圧縮機、５３ 吸込み用ファン、５４ 熱交換器部、５５ 排気音ガイド、５６ａ 圧縮機用リファレンスセンサー、５６ｂ ファン用リファレンスセンサー、６０ 消音領域、１２０ａ 第１フィルター特性段、１２０ｂ 第２フィルター特性段。

Claims (16)

1. 騒音源からの騒音源信号を収集する１つ以上のリファレンスセンサーと、
   前記騒音源信号を消音させるための消音信号を放射する１つ以上の制御用スピーカーと、
   前記消音信号によって消音される領域（以下、消音領域という）に設置され、該消音領域における音響信号（以下、消音領域音響信号という）を収集する２つ以上のエラーセンサーと、
   前記リファレンスセンサーによって収集された前記騒音源信号及び前記エラーセンサーによって収集された前記消音領域音響信号から、適応制御のアルゴリズムによる適応信号処理によって前記消音信号を生成するエラースキャニングフィルターと、
   を備え、
   前記制御用スピーカーから放射される前記消音信号は、所定の空間領域に前記消音領域を創生する
   ことを特徴とする騒音制御システム。
2. １つ以上の前記リファレンスセンサーのうちの少なくとも一部は、屋外に設置された屋外用リファレンスセンサーであり、
   該屋外リファレンスセンサーは、
   ドーム型の受音板を備え、
   該受音板を介して、該受音板の前面方向の全周囲から前記騒音源信号を収集する
   ことを特徴とする請求項１記載の騒音制御システム。
3. 前記屋外用リファレンスセンサーのセンサー筐体は、制振性能を有する高分子系の制振材料、又は、シリコン等の材料で形成された
   ことを特徴とする請求項２記載の騒音制御システム。
4. １つ以上の前記リファレンスセンサーのうちの少なくとも一部は、屋内に設置された屋内用リファレンスセンサーであり、
   前記制御用スピーカーから放射される前記消音信号は、屋内の所定の空間領域に前記消音領域を創生する
   ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の騒音制御システム。
5. 前記屋内用リファレンスセンサーは、
   前記屋内の壁面に設置され、
   前記騒音源信号として、前記壁面を透過する音響信号、前記壁面が前記音響信号によって加振されることによって発生する振動音、及び、屋内における共鳴音を収集する
   ことを特徴とする請求項４記載の騒音制御システム。
6. 騒音源近傍に設置され、該騒音源からの騒音源信号を収集する１つ以上のリファレンスセンサーと、
   前記騒音源信号を消音させるための消音信号を放射する１つ以上の制御用スピーカーと、
   前記消音信号によって消音される領域（以下、消音領域という）に設置され、該消音領域における音響信号（以下、消音領域音響信号という）を収集する１つ以上のエラーセンサーと、
   前記リファレンスセンサーによって収集された前記騒音源信号及び前記エラーセンサーによって収集された前記消音領域音響信号から、適応制御のアルゴリズムによる適応信号処理によって前記消音信号を生成するエラースキャニングフィルターと、
   前記騒音源をその内部に有する筐体と、
   前記制御用スピーカーから前記消音信号が放射されない場合に、前記騒音源信号が前記筐体外部に放射されるガイド部と、
   を備え、
   該ガイド部は、１つ以上の音開口面を有し、
   前記制御用スピーカーは、前記ガイド部の外周面、かつ、前記音開口面に設置され、前記ガイド部の内側に向けて前記消音信号を放射し、前記ガイド部の内側に前記消音領域を創生する
   ことを特徴とする騒音制御システム。
7. 請求項６記載の騒音制御システムと、
   ファン部と、
   前記ガイド部が固定され、開口面を有するファンガイドと、
   を備え、
   前記ファン部は、前記ファンガイドの前記ガイド部が固定された面とは反対の面に、設置治具を介して固定され、
   前記騒音源が、前記ファン部である
   ことを特徴とするファン構造体。
8. 前記リファレンスセンサーは、
   ドーム型の受音板を備えたセンサーを２つ用いて、それらのセンサー筐体の背面側同士を固着させて構成され、
   全周囲から前記騒音源信号を収集する
   ことを特徴とする請求項７記載のファン構造体。
9. 前記エラーセンサーは、前記ガイド部の内側、かつ、前記制御用スピーカーの近傍に設置された
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８記載のファン構造体。
10. 前記ガイド部のガイド幅は、前記制御用スピーカーの振動板口径寸法と前記エラーセンサーの外形寸法の和と略同一又は僅かに大きい
    ことを特徴とする請求項７〜請求項９のいずれかに記載のファン構造体。
11. 前記ガイド部は、振動減衰効率の高い樹脂又は金属材料で形成された
    ことを特徴とする請求項７〜請求項１０のいずれかに記載のファン構造体。
12. 前記ガイド部の内側表面は、吸音材が固着された
    ことを特徴とする請求項７〜請求項１１のいずれかに記載のファン構造体。
13. 請求項６記載の騒音制御システムと、
    前記筐体の内部に設置された圧縮機と、
    前記筐体の内部に空気を吸入する吸込み用ファンと、
    吸入された前記空気と熱交換を実施する熱交換器と、
    を備え、
    前記ガイド部は、前記熱交換器の外周端に設置され、
    前記騒音源は、前記圧縮機及び前記吸込み用ファンである
    ことを特徴とする空気調和機の室外機。
14. 前記エラーセンサーは、前記ガイド部の最も外側に設置された
    ことを特徴とする請求項１３記載の空気調和機の室外機。
15. 前記ガイド部のガイド幅は、前記制御用スピーカーの振動板口径寸法と略同一である
    ことを特徴とする請求項１３又は請求項１４記載の空気調和機の室外機。
16. 前記圧縮機は、２台以上設置され、
    ２台以上の前記圧縮機の回転数の微小な相違によって発生するうなり音が発生した場合、前記制御用スピーカーは、放射する前記消音信号によって前記うなり音を低減する
    ことを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の空気調和機の室外機。

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