JPH07150926A - 能動消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカ取付板に孔を設けることなくスピー
カ駆動部の位置を正常位置に保つため、スピーカ後面側
の結露発生を防止してスピーカの寿命の延長を図り、さ
らに、ダクト内の静圧によりスピーカの振動板がエンク
ロージャ内に押し込まれて音の発生が不可能となること
を防止し、スピーカ出力特性を安定させ、確実な消音効
果が得られる消音装置を提供することを目的とする。 【構成】 ダクト内の騒音を検出する検出手段と、この
検出手段の検出した騒音に対して得られた情報により逆
位相かつ同音圧の音波を前記ダクト内に発生させるエン
クロージャに収納したスピーカと、このスピーカの駆動
部の位置を検出するスピーカ駆動部位置検出手段によっ
て検出した前記スピーカ駆動部の位置に応じて前記スピ
ーカに入力される信号に直流電流を重畳させる直流電流
付加手段とを具備している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、能動消音装置の出力特
性に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の能動消音装置について説明する。
一般家庭の居室空間内に設置される家庭電気製品や、ビ
ル内の空調機器は、その騒音が問題となっているが、そ
れらの機械室において、その中にある音源から発する音
を消音するような能動制御という技術がある。この能動
制御は、騒音源の音とは制御対象点で逆位相でかつ同一
波長，同一振幅となる人工音を発生させ、この人工音と
騒音源からの音とを干渉させることによって消音させよ
うというものである。近年問題となっている低周波騒音
は、音としての波長が長く、吸音材を透過しやすく障害
物を回折しやすいので、遮音材や吸音材による騒音防止
技術では大きな効果は得られない。ここで、能動制御は
低周波に有効であるので、低周波騒音の消音には有望で
ある。

【０００３】ここで、空調装置等のダクト内騒音に対し
能動消音装置を適応する場合、送風機の出力により風圧
が上がると、ダクトに配置されたスピーカの振動板には
静圧がかかり動作不能となる虞がある。そのため、スピ
ーカの振動板前後空間を連通するように、スピーカ取り
付け板に小孔を設け、ダクト内とスピーカ振動板後面空
間圧力をバランスさせているという技術があった。

【０００４】しかしながら、上述した能動消音装置で
は、製品本体の運転が開始された時にスピーカが低温状
態であると、静圧バランスの為に設けた孔により急に高
湿度の暖かい空気がスピーカ振動板後面側に入り込み、
スピーカの周囲に接触し結露が起こってしまう。結露は
スピーカに特に腐食といったダメージを与えるが、スピ
ーカの後面側の防水加工は容易ではない。結露時にスピ
ーカが作動すると出力特性が悪くなるために、最適な消
音のための制御音を出力できず、能動消音装置の高い消
音効果が得られない。また、度重なる結露によりスピー
カは動作不能になるばかりでなく、寿命が短縮してしま
うという問題点があった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように従来の
能動消音装置では、静圧バランスのために設けた孔によ
り急に高湿度の暖かい空気がスピーカの振動板後面側に
入り込み、スピーカ周囲に接触し結露が起こるという問
題点があった。

【０００６】そこで、本発明は上記問題点を除去し、ス
ピーカ取付板に孔を設けることなくスピーカ駆動部の位
置を正常位置に保つため、スピーカ後面側の結露発生を
防止してスピーカの寿命の延長を図り、さらに、ダクト
内の静圧によりスピーカの振動板がエンクロージャ内に
押し込まれて音の発生が不可能となることを防止し、ス
ピーカ出力特性を安定させ、確実な消音効果が得られる
消音装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、風を送風する送風手段により送風した風
の送風路となるダクト内に配置しダクト内からの騒音を
検出する検出手段と、この検出手段の検出した騒音に対
して得られた情報により逆位相かつ同音圧の音波を前記
ダクト内に発生させるエンクロージャに収納したスピー
カと、このスピーカの駆動部の位置を検出するスピーカ
駆動部位置検出手段と、このスピーカ駆動部位置検出手
段によって検出した前記スピーカ駆動部の位置に応じて
前記スピーカに入力される信号に直流電流を重畳させる
直流電流付加手段とを具備している。

【０００８】

【作用】このように構成されたものにおいては、ダクト
内とエンクロージャ内との圧力差の影響を防止する手段
として連通孔といったものを設けず、消音用音波発生の
信号により形成された交流電流に直流電流を重畳させる
ことによりスピーカユニットの位置ズレを防止し、スピ
ーカの出力特性が安定するというものである。さらにダ
クト内とエンクロージャ内とを連通する連通孔を設ける
必要がないため、結露が発生するのを防止し、これによ
り、スピーカの腐食を防止することができるため、寿命
の延長を図ることができるというものである。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図１乃至図４を参照し、詳
細に説明する。図１は空調機器に搭載した本発明の能動
消音装置の第１の実施例にかかる断面図である。図２
は、振動板の変位を示す断面図である。

【００１０】図に示すように本発明の能動消音装置は、
送風機１によって被空調空間に送風する送風路となるダ
クト３に設けられており、ダクト３内には、周囲の騒音
を検出するセンサマイク５及び７がスピーカ９の上流側
及び下流側にそれぞれ設けられている。そしてダクト３
にはスピーカ９が装着され、スピーカ９はダクト３内に
音波を発生するスピーカユニット１１と、このスピーカ
ユニット１１の周囲を形成するエンクロージャ１３によ
り外形を形成している。スピーカユニット１１は、マグ
ネット部１５，振動板１７，ボイスコイル１９，ホール
ピース２１，プレート２３により構成されており、振動
板１７は、ダクト３内に向けて放射状に伸縮自在なダン
パ２５を介してフレーム２７に設けられている。またマ
グネット部１５は、ホールピース２１とプレート２３の
間に設けられている。そしてホールピース２１の中央に
は、突出部２８が設けられており、ボイスコイル１９に
突出部２８を挿入するように設けられている。更に、振
動板１７とフレーム２７の放射側先端部はエッジ３０に
より接合されている。

【００１１】そして、センサマイク５からの信号が入力
されると、騒音に対し逆位相・同音圧の消音用音波を発
生するための信号を形成する制御部２９が設けられてお
り、この信号により振動板１７から消音用音波を発生す
る構造となっている。またこの制御部２９には、交流電
流電源部３１とこの交流電流電源部３１に重畳可能な直
流電流電源部３３が設けられている。さらに、振動板１
７及びボイスコイル１９からなるスピーカ駆動部３５の
位置を検出する位置検出センサ３７がボイスコイル１９
に設けられている。

【００１２】次に上記構成を用いて動作を説明する。空
調機器の運転が開始し、被空調空間に送風する送風機１
が起動すると、センサマイク５がダクト３内の騒音を検
出し、この検出騒音は、制御部２９に送信される。そし
て制御部２９では、この検出騒音に対し逆位相・同音圧
の消音用音波を発生するための信号を形成し、この信号
に基づいてスピーカユニット１１に音波発生信号を出力
する。スピーカユニット１１に送信された音波出力信号
は、ボイスコイル１９を介してスピーカ駆動部３５に伝
えられ、逆位相・同音圧の消音用音波を振動板１７から
発生させる。またスピーカ９の下流側に設けたセンサマ
イク７は、スピーカ９の消音用音波により消せなかった
騒音を検出し、消音効果を高めるものである。

【００１３】上記動作時、つまり送風機１が起動してい
ると、送風機１の吹き出し側４３であるダクト３内の静
圧が上昇する（静圧が正）。また図示しない吸い込み側
のダクト３内の静圧は下降する（静圧が負）。吹き出し
側３９のダクト３内の圧力が上昇してくると、スピーカ
ユニット１１の振動板１７は、静圧によりエンクロージ
ャ１３内に押し込まれ、ダクト３内の静圧が下降すると
ダクト３内に引き込まれる。

【００１４】静圧により振動板１７が移動すると振動板
１７と直結したボイスコイル１９も同じ方向に同じだけ
移動する。そこでボイスコイル１９に設置された位置検
出センサ３７はボイスコイル１９が正常時の振動中心位
置よりどれだけ移動したかを検出し、その出力を制御部
２９に送信する。この送受信の方法として位置検出セン
サ３７には、発光素子３９及び受光素子４１が用いられ
ており、そして発光素子３９と受光素子の間には、振動
板１７と一体的に形成している壁部４２が設けられてい
る。つまり振動板１７と一体的に形成している壁部４２
の移動により発光素子３９の発光量に伴う受光素子４１
の受光量を利用し振動板１７の位置検出を行っている。
制御部２９は、静圧により移動した振動板１７を正常位
置に戻すだけの直流電流を通常スピーカユニット１１に
入力される交流電流に加え、その出力をスピーカユニッ
ト１１に送信する。ダクト３内の静圧値の変化により振
動板１７の移動量、即ちボイスコイル１９の移動量は変
化するが、位置検出センサ３７はその移動量を常時検出
しており、移動量に応じて制御部２９は電流をスピーカ
ユニット１１に送信するため、振動板１７の振動の中心
位置は常時正常位置となる。このため、消音のためのス
ピーカ出力特性は安定し、最適な消音用音波を発生する
ことができ、高い消音効果を得ることができる。

【００１５】そして、図２（ａ）に示すように、静圧負
荷のない時、振動板１７は正常位置（実線部）にある
が、静圧負荷により影響を受けているときは、振動板１
７’はエンクロージャ１３側に押し込まれる（破線
部）。そして、図２（ｂ）の変位を示したグラフからも
わかるように、正常時の振幅に比べてΔだけ移動してし
まう。この時、振動板１７と直結したボイスコイル１９
に設けられた位置検出センサ３７により振動板１７の位
置を常に検出しており、この移動した分だけもとに戻す
ように消音音波発生用の交流電流に直流電流を重畳し、
スピーカユニット１１に入力する。

【００１６】つまり、制御部２９からは、静圧により移
動した振動板１７を正常位置に戻すだけの直流電流を通
常スピーカユニット１１に入力される交流電流に加え、
その出力をスピーカユニット１１に送信し、振動板１７
のズレを防止することができるため、静圧をバランスさ
せる手段としてダクト３内空間とエンクロージャ１３内
空間とを連通させる連通孔といったものを設ける必要が
ない。そのため、その連通孔から温風が吹き込み低温の
スピーカユニット１１周囲に触れて結露が発生するのを
防止することができる。

【００１７】よって振動板１７のズレを正常位置に戻す
だけでなく、結露の発生を防止することができるためス
ピーカ９の出力特性の安定性を維持することができる。
また、結露による腐食も防止されるため、スピーカ９の
寿命延長を図ることができる。

【００１８】図３は、本発明の第２の実施例を示した図
である。図は、スピーカ９ａ，９ｂの振動板１７ａ，１
７ｂの放射方向がダクト３側を向けず騒音と同一方向に
消音用音波を発生させる能動消音装置の一例を示してい
る。

【００１９】また図４は、本発明の第３の実施例を示し
た図である。図は、屈曲したダクト３にスピーカ９を設
けた能動消音装置を示している。上記図３及び図４の構
成においても、振動板１７が圧力の影響を受けるため本
発明の直流電流を重畳させる手段を具備することにより
第１の実施例と同様の効果を奏する。

【００２０】本実施例では、位置検出センサ３７をボイ
スコイル１９に設置し、ボイスコイル１９の上下の移動
方向により振動板１７の位置を検出したが、これは、振
動板１７の移動方向に平行な形状をし、検出に適してい
るためであり、これに限るものではなく、検出位置は振
動板１７，或いは振動板１７に連結し静圧を受けて振動
板１７と連動をする部分であれば良い。

【００２１】また、位置検出センサ３７として光学的位
置検出装置を設けたが、これに限るものではなく、コン
デンサの静電容量を利用した静電的位置検出装置やコイ
ル内に磁石を挿入することにより発生する起電力を利用
した電磁的位置検出装置を設けても良い。

【００２２】また、本実施例では、送風機１の吹き出し
側４３のダクト３に能動消音装置を設けたものについて
述べたが、吹き出し側４３及び吸い込み側（図示せず）
の両方に設けても構わない。尚、本発明は、空調機器に
限るものではなく、上記実施例以外に、産業機械，自動
車等への応用も可能である。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、スピ
ーカ出力特性は安定し、最適な消音用音波を発生するこ
とができ、高い消音効果を得ることができる。また、静
圧手段としてダクトとエンクロージャを連通させる連通
孔といったものを設ける必要がないため、その連通孔か
ら温風が吹き込み低温のスピーカユニット周囲に触れて
結露が発生するのを防止することができる。また、結露
による腐食も防止されるため、スピーカの寿命延長を図
るという効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例にかかる断面図である。

【図２】本発明の第１の実施例にかかる振動板の位置変
位を示した拡大図である。

【図３】本発明の第２の実施例にかかる断面図である。

【図４】本発明の第３の実施例にかかる断面図である。

【符号の説明】

１…送風機，３…ダクト，５…センサマイク，７…セン
サマイク，９…スピーカ，１１…スピーカユニット，１
３…エンクロージャ，１５…マグネット部，１７…振動
板，１９…ボイスコイル，２１…ホールピース，２３…
プレート，２５…ダンパ，２７…フレーム，２８…突出
部，２９…制御部，３０…エッジ，３１…交流電流電源
部，３３…直流電流電源部，３５…スピーカ駆動部，３
７…位置検出センサ，３９…発光素子，４１…受光素
子，４３…吹き出し側。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 風を送風する送風手段により送風した風
   の送風路となるダクト内に配置しダクト内からの騒音を
   検出する検出手段と、 この検出手段の検出した騒音に対して得られた情報によ
   り逆位相かつ同音圧の音波を前記ダクト内に発生させる
   エンクロージャに収納したスピーカと、 このスピーカの駆動部の位置を検出するスピーカ駆動部
   位置検出手段と、 このスピーカ駆動部位置検出手段によって検出した前記
   スピーカ駆動部の位置に応じて前記スピーカに入力され
   る信号に直流電流を重畳させる直流電流付加手段とを具
   備してなることを特徴とする能動消音装置。