JPH05333877A - アクティブ消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ダクト（１）内の空間（２）に対するアクテ
ィブ消音において、ダクト（１）の内寸法で決まる消音
可能な限界値を越えて消音できるようにし、消音可能な
周波数帯域を拡大する。 【構成】 ダクト（１）内をダクト長さ方向に延びる仕
切板（３）により複数の空間（２ａ），（２ａ），…に
仕切り、そのうちの特定空間（２ａ）について騒音及び
モニタ音の検出をそれぞれマイクロフォン（６），
（８）で行い、スピーカ（７）から全ての空間（２
ａ），（２ａ），…に位相反転音を放射するようにす
る。このことで、騒音及びモニタ音検出用のマイクロフ
ォン（６），（８）や制御回路等の消音システムの数を
増やすことなく簡易な構成で、ダクト（１）の消音可能
な周波数限界値を高くして消音帯域を拡大する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダクト内空間の音波の
伝播通路の非定常的な広帯域の騒音に対して、これとは
逆位相でかつ同振幅の反転音を作用させて消音を行うア
クティブ消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のアクティブ消音方法
として、適応型ＦＩＲ（Ｆinite Ｉmpulse Ｒespons
e)フィルタを使用し、該適応型ＦＩＲフィルタによりダ
クト内等の空間の騒音信号に対して逆位相で同振幅の反
転音信号を生成した後、該反転音信号をスピーカに出力
して反転音を空間に放射するとともに、この空間の所定
観測点にて騒音と上記スピーカから放射された反転音と
の合成音を該観測点に配置したモニタマイクロホンによ
り検出して、該合成音を低減音レベルとして上記適応型
ＦＩＲフィルタにフィードバックし、該低減音レベルを
小さくするように適応型ＦＩＲフィルタのフィルタ係数
を逐次更新することにより、上記観測点周辺の音圧レベ
ルを低減するようにしたものが知られている（例えば電
子情報通信学会の技術研究報告の１９８８年ＥＡ−８８
−２９参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のアク
ティブ消音方法では、消音しようとするダクト内空間の
騒音低減を目的とした１次元のアクティブ消音の場合、
空間の消音可能な周波数にダクト径で決まる限界値があ
り、空間を１次元モードで伝播する周波数帯域の騒音し
か消音することができないという問題があった。

【０００４】すなわち、ダクトがｘ×ｙ（単位：m ）の
内寸法を有する断面矩形状のものであるとすると、ｘ方
向にできる１番目の定在波の周波数ｆx はＶを音速とし
て、 ｆx ＝Ｖ／（２・ｘ） で示される。ｘ＞ｙとするとｆx ＜ｆy となり、ｆx が
消音の限界値となる。例えばｘ＝０．３m 、Ｖ＝３４０
m/s とすると、ｆx ＝５６７Hzとなり、これ以上の周波
数の騒音は消去できないこととなる。

【０００５】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、ダクト内の空間の構造を改良するこ
とにより、同じダクトであっても、上記消音可能な限界
値を越えて消音できるようにし、消音可能な周波数帯域
を拡大しようとすることにある。

【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、本発明では、ダクト内を複数の断面正方形状の空間
に並列に仕切り、各空間の内寸法を小さくして消音可能
な周波数帯域を高くし、その上で、騒音及びモニタ音の
検出は特定の１つの空間で行うようにしている。

【０００７】具体的には、請求項１の発明では、図１〜
図４に示すように、ダクト（１）内の空間（２）をダク
ト長さ方向に延びる少なくとも１つの仕切部材（３）に
より複数の空間（２ａ），（２ａ），…に並列に仕切っ
て、該複数の空間（２ａ），（２ａ），…のうちの１つ
を音検出空間（２ａ）としておく。そして、この音検出
空間（２ａ）の騒音を検出して騒音信号を出力する騒音
検出手段（６）と、該騒音検出手段（６）からの騒音信
号に対して逆位相で同振幅の反転音信号を生成するＦＩ
Ｒフィルタ（１２）と、該ＦＩＲフィルタ（１２）によ
り生成された反転音信号を受けて反転音を全ての空間
（２ａ），（２ａ），…に放射するスピーカ（７），
（７），…と、上記音検出空間（２ａ）の所定観測点に
配置され、該観測点の低減音レベルを検出して低減音信
号を出力するモニタ手段（８）と、該モニタ手段（８）
からフィードバックされた低減音レベルにより上記観測
点周辺の音圧レベルを低減するように上記ＦＩＲフィル
タ（１２）のフィルタ係数を更新する適応型アルゴリズ
ム実行手段（１３）とを設ける。

【０００８】請求項２の発明では、図１及び図２に示す
如く、ダクト（１）を断面長方形状の内部空間（２）を
有するものとし、このダクト（１）内の空間（２）を１
つの仕切部材（３）により２つの空間（２ａ），（２
ａ）に並列に仕切る構成とする。

【０００９】請求項３の発明では、図３及び図４に示す
ように、ダクト（１）を断面正方形状の内部空間（２）
を有するものとし、このダクト（１）内の空間（２）を
ダクト中心で交差する２つの仕切部材（３），（３）に
より４つの空間（２ａ），（２ａ），…に並列に仕切る
構成とする。

【００１０】請求項４の発明では、図１及び図２に示す
ように、隣り合う２つの空間（２ａ），（２ａ）に対し
１つのスピーカ（７）を反転音を同じ音圧レベルで放射
するように配設する。

【００１１】

【作用】上記の構成により、請求項１の発明では、ダク
ト（１）内の複数の空間（２ａ），（２ａ），…のうち
音検出空間（２ａ）について通常のアクティブ消音と同
様に、騒音の検出及び低減音の検出が行われる。すなわ
ち、音検出空間（２ａ）の騒音を騒音検出手段（６）が
検出し、ＦＩＲフィルタ（１２）において騒音検出手段
（６）からの騒音信号に対して逆位相で同振幅の反転音
信号が生成され、該ＦＩＲフィルタ（１２）により生成
された反転音信号がスピーカ（７），（７），…に出力
されて該スピーカ（７），（７），…から反転音が全て
の空間（２ａ），（２ａ），…に放射される。また、上
記音検出空間（２ａ）の所定観測点の低減音レベルがモ
ニタ手段（８）により検出され、このモニタ手段（８）
からフィードバックされた低減音レベルにより適応型ア
ルゴリズム実行手段（１３）において上記観測点周辺の
音圧レベルを低減するように上記ＦＩＲフィルタ（１
２）のフィルタ係数が更新される。

【００１２】そのとき、ダクト（１）内が仕切部材
（３）により元の空間（２）の内寸法よりは小さい複数
の空間（２ａ），（２ａ），…に並列に仕切られている
ので、各空間（２ａ）については消音可能な周波数限界
値が高くなり、よってダクト（１）内の空間（２）にお
ける消音帯域を全体として拡大することができる。

【００１３】また、複数の空間（２ａ），（２ａ），…
のうちの特定の音検出空間（２ａ）について騒音及びモ
ニタ音の検出を行い、スピーカ（７），（７），…から
全ての空間（２ａ），（２ａ），…に位相反転音を放射
するので、騒音及びモニタ音検出用手段（６），（８）
や制御回路等の消音システムの数を増やすことなく簡易
な構成で、上記消音帯域の拡大を図ることができる。

【００１４】請求項２の発明では、ダクト（１）内の空
間（２）が仕切部材（３）により２つの空間（２ａ），
（２ａ）に並列に仕切られているので、断面長方形状の
内部空間（２）を有するダクト（１）における消音帯域
の拡大が容易に図れる。

【００１５】一方、請求項３の発明では、ダクト（１）
内の空間（２）がダクト中心で交差する２つの仕切部材
（３），（３）により４つの空間（２ａ），（２ａ），
…に並列に仕切られているので、断面正方形状の内部空
間（２）を有するダクト（１）における消音帯域の拡大
が容易に図れる。

【００１６】請求項４の発明では、隣り合う空間（２
ａ），（２ａ）に対し１つのスピーカ（７）から反転音
が同じ音圧レベルで放射されるので、スピーカ（７）の
数を少なくすることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。

【００１８】（実施例１）図１及び図２は本発明の実施
例１に係るアクティブ消音装置の全体構成を示し、
（１）はダクトで、その内部に図で左端の騒音源（Ｓp
）からの騒音音波の伝播通路としての空間（２）が形
成されている。このダクト（１）内の空間（２）は上下
方向の寸法が厚さ方向の略２倍である断面長方形状とさ
れ、このダクト（１）内の消音しようとする所定部分に
はダクト長さ方向に延びる水平方向の１枚の仕切板
（３）が嵌め込まれており、この仕切板（３）によりダ
クト（１）内の空間（２）が断面正方形の上下２つの空
間（２ａ），（２ａ）に並列に仕切られ、そのうちの下
側の空間（２ａ）が音検出空間とされている。

【００１９】（６）は上記音検出空間（２ａ）における
騒音の矢印で示す伝播方向の上流側に配置された検出マ
イクロフォンで、音検出空間（２ａ）の騒音を検出す
る。（７）は、上記検出マイクロフォン（３）の騒音伝
播方向の下流側に配置されて騒音とは逆位相でかつ同振
幅の反転音をダクト（１）内の２つの空間（２ａ），
（２ａ）に放射するための付加音源としてのスピーカ
で、該スピーカ（７）は発音面積が仕切板（３）を境に
上下同じとなるように配置されてダクト（１）の側壁に
取り付けられており、この１つのスピーカ（７）から上
下に隣り合う上下空間（２ａ），（２ａ）に対し同じ音
圧レベルの反転音を同時に放射するようにしている。

【００２０】また、ダクト（１）内の音検出空間（２
ａ）には、上記スピーカ（７）の騒音伝播方向下流側の
所定観測点にモニタマイクロフォン（８）が配置されて
いる。該モニタマイクロフォン（８）は、上記スピーカ
（７）から放射された反転音の作用により低減された騒
音の低減音レベルをその観測点にて検出するものであ
る。

【００２１】上記スピーカ（７）は、騒音とは逆位相で
かつ同振幅の反転音信号を生成するためのコントローラ
（１１）にＤ／Ａ変換器（図示せず）等を介して接続さ
れ、このコントローラ（１１）には、上記検出及びモニ
タマイクロフォン（６），（８）の出力信号がＡ／Ｄ変
換器（図示せず）等を介して入力されている。コントロ
ーラ（１１）には、上記検出マイクロフォン（６）から
受けた騒音信号とは基本的に逆位相で同振幅の反転音信
号を生成してそれを上記スピーカ（７）に出力する適応
型ＦＩＲフィルタ（１２）と、適応制御用のアルゴリズ
ム実行部（１３）とが設けられている。上記アルゴリズ
ム実行部（１３）は、最小二乗平均法（ＬＭＳ；Ｌeast
Ｍean Ｓquare)アルゴリズムによる適応制御を行う
ものであって、上記検出マイクロフォン（６）から受け
る騒音信号を所定の時定数で遅延した信号と、モニタマ
イクロフォン（８）からフィードバックされる低減音信
号とに基づいて、ダクト（１）内の音検出空間（２ａ）
における観測点周辺の音圧レベルを低減するようにＬＭ
Ｓの制御パラメータとしてのＦＩＲフィルタ（１２）の
フィルタ係数を更新してその反転音信号を適応制御し、
補正する。

【００２２】次に、上記のアクティブ消音装置の作動に
ついて説明する。予め、ダクト（１）内の各空間（２
ａ）の音響的な伝達関数を設定するためのシステム同定
を行った後、アクティブ消音を実行する。すなわち、ダ
クト（１）内の音検出空間（２ａ）における騒音を検出
マイクロフォン（６）により検出し、このマイクロフォ
ン（６）にて検出した騒音信号を適応型ＦＩＲフィルタ
（１２）に入力させて、該適応型ＦＩＲフィルタ（１
２）で上記騒音信号とは逆位相でかつ同振幅の反転音信
号を生成する。この反転音信号がスピーカ（７）に出力
されて、該スピーカ（７）から反転音がダクト（１）内
の両空間（２ａ），（２ａ）に放射される。このことに
より、ダクト（１）内の騒音は、スピーカ（７）から放
射された反転音により良好に低減されることになる。

【００２３】さらに、上記音検出空間（２ａ）の観測点
では低減された騒音レベルがモニタマイクロフォン
（８）により検出され、その検出信号つまり低減音信号
がアルゴリズム実行部（１３）にフィードバックされ
て、この低減音信号に基づいて適応型ＦＩＲフィルタ
（１２）のフィルタ係数が逐次更新される。このこと
で、適応型ＦＩＲフィルタ（１２）による反転音信号の
生成がダクト（１）内の騒音に対して経時的に精度良く
行われ、ダクト（１）内の観測点周辺の音圧レベルが最
も良好に低減される。

【００２４】この実施例では、上記ダクト（１）内が１
枚の仕切板（３）により元の空間（２）の内寸法よりは
小さい２つの上下空間（２ａ），（２ａ）に仕切られて
いるので、これら空間（２ａ），（２ａ）の各々につい
ては消音可能な周波数限界値が元の空間（２）に比べ高
くなる。その結果、ダクト（１）の内寸法に対してその
消音帯域を拡大することができる。

【００２５】また、上下２つの空間（２ａ），（２ａ）
のうちの下側の音検出空間（２ａ）についてのみ騒音及
び低減音の検出をそれぞれマイクロフォン（６），
（８）で行い、スピーカ（７）から全ての空間（２
ａ），（２ａ）に位相反転音を放射するので、音検出用
マイクロフォン（６），（８）や制御回路等の消音シス
テムの数は１つで済み、簡易な構成で上記消音帯域の拡
大を図ることができる。

【００２６】さらに、ダクト（１）の側壁に上下に隣り
合う２つの空間（２ａ），（２ａ）に跨がるように１つ
のスピーカ（７）を取り付け、このスピーカ（７）から
上下の両空間（２ａ），（２ａ）に対し反転音を同じ音
圧レベルで放射するので、各空間（２ａ）に対応してそ
れぞれスピーカ（７）を配置する場合に比べ、スピーカ
（７）の数を半分に少なくすることができる。

【００２７】（実施例２）図３及び図４は本発明の実施
例２を示し（尚、図１及び図２と同じ部分については同
じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、ダクト
（１）内の空間（２）は上下方向の寸法が厚さ方向と略
同じである断面正方形状とされ、このダクト（１）内の
消音しようとする部分にはダクト長さ方向に延びる水平
方向及び垂直方向の２枚の仕切板（３），（３）がダク
ト（１）の中心で交差するように嵌め込まれており、こ
の２枚の仕切板（３），（３）によりダクト（１）内の
空間（２）が断面正方形の４つの空間（２ａ），（２
ａ），…に田の字状に並列に仕切られている。そして、
この４つの空間（２ａ），（２ａ），…のうちの下側空
間（２ａ），（２ａ）の一方が音検出空間とされ、この
音検出空間（２ａ）に対し検出及びモニタマイクロフォ
ン（６），（８）が配置されている。

【００２８】また、この実施例では、スピーカ（７）は
４つとされていて、各空間（２ａ）の同じ位置に反転音
を同時に放射するようにしている。その他の構成は実施
例１と同様である。従って、この実施例でも上記実施例
１と同様の作用効果が得られる。

【００２９】尚、内部空間（２）が仕切板（３）で複数
の空間（２ａ），（ａ），…に並列に仕切られたダクト
（１）と、その音検出空間（２ａ）について配置された
アクティブ消音システムとを、予め規格ユニット化して
製品状態にしておき、これをダクトの途中に直列に嵌め
込んで設置するようにしてもよく、既設のダクトであっ
ても上記のアクティブ消音効果を良好に得ることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よれば、ダクト内の空間をアクティブ消音するにあた
り、ダクト内をダクト長さ方向に延びる仕切部材により
複数の空間に並列に仕切り、そのうちの特定空間につい
て騒音及びモニタ音の検出を行い、スピーカから全ての
空間に位相反転音を放射するようにしたことにより、騒
音及びモニタ音用の検出手段や制御回路等の消音システ
ムの数を増やすことなく簡易な構成で、ダクトの消音可
能な周波数限界値を高くして消音帯域を拡大し、良好な
消音効果を得ることができる。

【００３１】請求項２の発明によると、ダクト内の断面
長方形状の空間を１つの仕切部材により２つの空間に並
列に仕切ったので、断面長方形状の内部空間を有するダ
クトにおける消音帯域の拡大が容易に図れる。また、請
求項３の発明では、ダクト内の断面正方形状の空間を、
ダクト中心で交差する２つの仕切部材により４つの空間
に並列に仕切ったので、断面正方形状の内部空間を有す
るダクトにおける消音帯域の拡大が容易に図れる。

【００３２】請求項４の発明によれば、隣り合う２つの
空間に対し１つのスピーカから反転音を放射するように
したので、スピーカの数を少なくできる等の効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１におけるアクティブ消音装置
全体の概略構成を示す図である。

【図２】図１のII―II線断面図である。

【図３】実施例２におけるアクティブ消音装置全体の概
略構成を示す図である。

【図４】図３のIV―IV線断面図である。

【符号の説明】

（１） ダクト （２） 空間 （２ａ） 音検出空間 （３） 仕切板（仕切部材） （６） 検出マイクロフォン（騒音検出手段） （７） スピーカ （８） モニタマイクロフォン（モニタ手段） （１１） コントローラ （１２） 適応型ＦＩＲフィルタ （１３） 適応型アルゴリズム実行部（適応型アルゴリ
ズム実行手段）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクト（１）内の空間（２）を消音する
   アクティブ消音装置であって、 上記空間（２）がダクト長さ方向に延びる少なくとも１
   つの仕切部材（３）により複数の空間（２ａ），（２
   ａ），…に並列に仕切られていて、該複数の空間（２
   ａ），（２ａ），…のうちの１つが音検出空間（２ａ）
   とされ、 上記音検出空間（２ａ）の騒音を検出して騒音信号を出
   力する騒音検出手段（６）と、該騒音検出手段（６）か
   らの騒音信号に対して逆位相で同振幅の反転音信号を生
   成するＦＩＲフィルタ（１２）と、該ＦＩＲフィルタ
   （１２）により生成された反転音信号を受けて反転音を
   全ての空間（２ａ），（２ａ），…に放射するスピーカ
   （７），（７），…と、上記音検出空間（２ａ）の所定
   観測点に配置され、該観測点の低減音レベルを検出して
   低減音信号を出力するモニタ手段（８）と、該モニタ手
   段（８）からフィードバックされた低減音レベルにより
   上記観測点周辺の音圧レベルを低減するように上記ＦＩ
   Ｒフィルタ（１２）のフィルタ係数を更新する適応型ア
   ルゴリズム実行手段（１３）とを備えたことを特徴とす
   るアクティブ消音装置。
2. 【請求項２】 請求項１のアクティブ消音装置におい
   て、 ダクト（１）内の断面長方形状の空間（２）が１つの仕
   切部材（３）により２つの空間（２ａ），（２ａ）に並
   列に仕切られていることを特徴とするアクティブ消音装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１のアクティブ消音装置におい
   て、 ダクト（１）内の断面正方形状の空間（２）がダクト中
   心で交差する２つの仕切部材（３），（３）により４つ
   の空間（２ａ），（２ａ），…に並列に仕切られている
   ことを特徴とするアクティブ消音装置。
4. 【請求項４】 請求項１、２又は３のアクティブ消音装
   置において、 隣り合う２つの空間（２ａ），（２ａ）に対し１つのス
   ピーカ（７）が反転音を同じ音圧レベルで放射するよう
   に配設されていることを特徴とするアクティブ消音装
   置。