JPH07334172A - 能動騒音制御システムの消音用スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、消音用スピーカの振動板の表裏両空
間の気圧差をなくし、消音用スピーカの振動板が正確な
振動を行えるようにすると共に消音用スピーカの機械疲
労を防止し、かつ消音の対象とする周波数領域で十分な
音響パワーを得る能動騒音制御システムの消音用スピー
カ装置を提供することを目的とする。 【構成】本発明はダクト１内伝搬騒音の音波に対して消
音用スピーカ３から同音圧逆位相の音を同時にダクト１
内に放射して両音波を干渉させることによってダクト１
内を伝搬する騒音を消音する能動騒音制御システムの消
音用スピーカ装置において、ダクト１壁面の開口部にダ
クト１内に音を放射するように設けられた消音用スピー
カ３と、消音用スピーカ３を収納するスピーカボックス
２１と、スピーカボックス２１の内部空間と前記ダクト
１の内部空間を連通するように設けられ消音の対象とす
る周波数で共振する連通管２２とを具備して構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ダクト内騒音の伝搬通
路内において騒音と同音圧逆位相の音波を放射して騒音
の消音を行なう能動騒音制御システムの消音用スピーカ
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ダクト内を伝搬する騒音を消音す
る一つの方法として、ダクトに内貼りした吸音材によっ
て吸音する方法など、受動的な消音方法がとられてきた
が、圧力損失や大きさなどの問題点を抱えている。

【０００３】一方、ダクト内伝搬騒音の音波に対して同
音圧逆位相の音波を同時にダクト内に放射して、両音波
の干渉によって消音を行なう能動的な消音方法の研究が
盛んに行なわれている。しかしまだ多くの問題が残って
いる。

【０００４】図２は従来の能動騒音制御システムの消音
用スピーカ装置を示す断面図である。即ち、ダクト３１
の壁面開口部には消音用スピーカ３２がダクト３１内に
音を放射するように設けられる。この消音用スピーカ３
２周囲のダクト３１壁面にはスピーカボックス３３が消
音用スピーカ３２を収納するようにして設けられる。ダ
クト３１内伝搬騒音の音波に対して消音用スピーカ３２
から同音圧逆位相の音を同時にダクト３１内に放射して
両音波を干渉させることによってダクト３１内を伝搬す
る騒音を消音する。

【０００５】従来の消音用スピーカ装置では、図２のよ
うにダクト３１内空間の気圧が、スピーカボックス３３
内空間の気圧より高くなり、消音用スピーカ３２の振動
板の表裏で気圧差が生じる。そのため、消音用スピーカ
３２の振動板は常にダクト３１の中から外に向かう力を
受けることになる。したがって、消音用スピーカ３２の
振動板は消音用信号に正確に振動することができず、消
音信号に忠実な消音用音波を放射することができなかっ
た。そのため、精度の高い騒音制御を行なえなかった。

【０００６】また、一般にスピーカの振動板は低周波数
領域の音を再生する際、大きな振動を伴う。したがっ
て、システム稼働時に常に低周波数領域の音波を多く含
んだ消音用音波を再生している消音用スピーカは機械的
な疲労を起こしやすい。

【０００７】さらに、スピーカの振動板の表裏両空間の
気圧差により生じる、ダクトの中から外に向かう無理な
力を受けることになると、消音用スピーカの機械疲労が
促進されることになる。

【０００８】また、消音用音波を再生する消音用スピー
カを単体で使用した場合、スピーカの音響出力パワーに
は限界があり、消音の対象とする周波数領域の音響パワ
ーを十分得ることができなかった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の事情に
鑑みてなされたもので、消音用スピーカの振動板の表裏
両空間の気圧差をなくし、消音用スピーカの振動板が正
確な振動を行えるようにすると共に消音用スピーカの機
械疲労を防止し、かつ消音の対象とする周波数領域で十
分な音響パワーを得る能動騒音制御システムの消音用ス
ピーカ装置を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の能動騒音制御システムの消音用スピーカ装置
は、ダクト内伝搬騒音の音波に対して消音用スピーカか
ら同音圧逆位相の音を同時にダクト内に放射して両音波
を干渉させることによってダクト内を伝搬する騒音を消
音する能動騒音制御システムの消音用スピーカ装置にお
いて、ダクト壁面の開口部にダクト内に音を放射するよ
うに設けられた消音用スピーカと、この消音用スピーカ
を収納するスピーカボックスと、このスピーカボックス
の内部空間と前記ダクトの内部空間を連通するように設
けられ消音の対象とする周波数で共振する連通管とを具
備することを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】上記手段により本発明は、消音用音波を再生す
る消音用スピーカを収納するスピーカボックスの内部空
間とダクト内空間の気圧を同圧にすることによって、消
音用スピーカの振動板の表裏両空間の気圧差がなくなる
ので消音用スピーカの振動板に無理な力が加わることが
なくなる。したがって、消音用スピーカの振動板は正確
な振動を行ない消音信号を忠実に消音用音波に変換して
放射することができ、精度の高い騒音制御ができる。ま
た、システム稼働中も消音用スピーカの振動板に無理な
力が加わらないので消音用スピーカの機械的な疲労を防
ぐこともできる。

【００１２】また、消音用音波を再生する消音用スピー
カを収納するスピーカボックス内空間とダクト内空間の
気圧を同圧にするために設ける、連通管の長さや径を消
音の対象とする周波数で共振するように設定することに
より消音の対象とする周波数領域の音響パワーを十分に
得ることができるので、能率的に消音用音波を放射する
ことができ、ダクト内を伝搬する騒音を効率良く消音す
ることができる。

【００１３】

【実施例】以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に
説明する。図３は本発明に係る能動騒音制御システムの
一例を示す構成説明図である。即ち、第１マイクロホン
（第１センサ）２はダクト１内を伝搬する騒音を検知
し、音響信号をアナログ電気信号に変換する。第１マイ
クロホン２によって得られたアナログ電気信号はマイク
ロホンアンプ５により増幅されて後、一旦時間遅延の短
い緩やかな周波数遮断特性のアナログ信号処理によるア
ナログ周波数遮断フィルタ８を通過して消音の対象とす
る低周波数領域のアナログ電気信号になる。このアナロ
グ周波数遮断フィルタ８を通ったアナログ電気信号はア
ナログ−ディジタル変換器１１によってディジタル電気
信号に変換された後、時間遅延の短い急峻な周波数遮断
特性をもったディジタル信号処理によるディジタル周波
数遮断フィルタ１４を通過して消音の対象とする低周波
数領域のディジタル電気信号になる。上記処理によって
第１マイクロホン２からの騒音情報によるアナログ電気
信号は、消音の対象とする低周波数領域の信号のみを含
むディジタル電気信号となる。

【００１４】一方、第２マイクロホン（第２センサ）４
は、システムを稼働させたことによってどれだけダクト
１内の騒音が消音されたか、ダクト１内の消音状況を検
知し、音響信号をアナログ電気信号に変換する。第２マ
イクロホン４によって得られたアナログ電気信号はマイ
クロホンアンプ７により増幅されて後、一旦時間遅延の
短い緩やかな周波数遮断特性のアナログ信号処理による
アナログ周波数遮断フィルタ１０を通過して消音の対象
とする低周波数領域のアナログ電気信号になる。このア
ナログ周波数遮断フィルタ１０を通ったアナログ電気信
号はアナログ−ディジタル変換器１３によってディジタ
ル電気信号に変換された後、時間遅延の短い急峻な周波
数遮断特性をもったディジタル信号処理によるディジタ
ル周波数遮断フィルタ１６を通過して消音の対象とする
低周波数領域のディジタル電気信号にする。上記処理に
よって第２マイクロホン４からの消音状況情報によるア
ナログ電気信号は、消音の対象とする低周波数領域の信
号のみを含むディジタル電気信号となる。

【００１５】演算部１９では、第１マイクロホン２から
の騒音情報による消音の対象とする低周波数領域の信号
のみを含むディジタル電気信号と第２マイクロホン４か
らの消音状況情報による消音の対象とする低周波数領域
の信号のみを含むディジタル電気信号とから、消音用ス
ピーカ３がその設置されている箇所でのダクト１内騒音
の音波に対してその時最適な消音用音波を放射できるよ
うに、消音用スピーカ３を駆動する消音用信号を作成す
るために次の演算を行なう。

【００１６】（イ） 能動騒音制御システムでは音波が
ダクト１内を伝搬したり信号が回路内を通過するときに
時間遅延や周波数特性の変化などそれぞれ固有な伝達関
数の影響を受ける。その伝達関数を補正するる演算を行
なう。

【００１７】（ロ） 第１マイクロホン２及び第２マイ
クロホン４の情報から適応制御アルゴリズム１８に基づ
いて第２マイクロホン４からの入力信号がゼロになる
（つまり消音が行なわれる）ような係数を算出する。そ
の係数を消音信号発生フィルタ１７のフィルタ係数とし
て、第１マイクロホン２からのディジタル電気信号に畳
み込んで消音用ディジタル電気信号を作成する演算を行
なう。

【００１８】演算部１９で作成された消音用ディジタル
電気信号は時間遅延の短い急峻な周波数遮断特性をもっ
たディジタル信号処理によるディジタル周波数遮断フィ
ルタ１５を通過して消音の対象とする低周波数領域の消
音用ディジタル電気信号になる。ディジタル周波数遮断
フィルタ１５を通過した消音用ディジタル電気信号はデ
ィジタル−アナログ変換器１２で消音用アナログ電気信
号に変換される。このディジタル−アナログ変換器１２
からの消音用アナログ電気信号は時間遅延の短い緩やか
な周波数遮断特性のアナログ信号処理によるアナログ周
波数遮断フィルタ９を通過して消音の対象とする低周波
数領域の信号のみを含んだ消音用アナログ電気信号にな
る。アナログ周波数遮断フィルタ９を通過した消音用ア
ナログ電気信号はパワーアンプ６により増幅されて後消
音用スピーカ３を駆動する。消音用スピーカ３はパワー
アンプ６からの消音用アナログ電気信号を音響信号に変
換して消音用音波を発生してダクト１内に放射する。

【００１９】このように、ダクト１内伝搬騒音の音波に
対して消音用スピーカ３から同音圧逆位相の消音用音波
を同時にダクト１内に放射して両音波を干渉させること
によってダクト１内を伝搬する騒音を消音する。

【００２０】図１は本発明の一実施例に係る消音用スピ
ーカ装置を示す断面図である。即ち、消音用音波を再生
する消音用スピーカ３はダクト１の壁面開口部２０にダ
クト１内に音波を放射するようにして設けられる。前記
ダクト１の外壁面にはスピーカボックス２１が消音用ス
ピーカ３を収納するようにして取り付けられる。前記ス
ピーカボックス２１とダクト１の壁面との接面の一部は
スピーカボックス２１の内部空間とダクト１の内部空間
を連通するようにして、消音の対象とする周波数で共振
する連通管２２を設ける。

【００２１】従来のようにスピーカボックス内空間とダ
クト内空間が連通していないと、消音用スピーカの振動
板の表裏両空間に気圧差ができてしまい、常に振動板が
ダクトの中から外へ向かう無理な力を受けることにな
る。

【００２２】そこで本実施例では消音用スピーカ３の振
動板表裏両空間の気圧差を回避するために連通管２２を
設ける。するとスピーカボックス２１内空間とダクト１
内空間の気圧が等しくなり、消音用スピーカ３の振動板
表面空間（ダクト１内空間）と振動板背面空間（スピー
カボックス２１内空間）の気圧差がなくなる。消音用ス
ピーカ３の振動板表裏両空間の気圧差がなくなると、こ
のダクト１の中から外へ向かう力がなくなる。したがっ
て、消音用スピーカ３の振動板は、他からの不要な力を
受けることなく消音用信号を再生することができるの
で、消音信号に忠実な音波を放射する。

【００２３】また、本システムは低周波数領域の騒音を
消音の対象としているので、消音用スピーカ３はシステ
ム稼働時に常に低周波成分を多く含んだ消音用音波を放
射している。したがって消音用スピーカ３の振動板は常
に振幅の大きな振動をしている。この振幅の大きな振動
によるスピーカ３の振動板の負担は大きい。そのため消
音用スピーカ３は機械的な疲労を起こしやすい。

【００２４】このように、低周波数領域の音波を再生す
るだけでもスピーカ３の振動板にとっては大きな負担に
なるのに加え、従来のようにダクト内空間とスピーカボ
ックス内空間の気圧に差があると、該気圧差により生じ
るダクトの中から外へ向かう力が消音用スピーカの機械
的な疲労をさらに促進してしまう。そこで本実施例では
ダクト１内空間とスピーカボックス２１内空間を連通さ
せ、消音用スピーカ３の振動板表裏両空間の気圧差をな
くすことによって、消音用スピーカ３の振動板は機械的
疲労の原因となる力を受けることがなくなる。

【００２５】さらに、スピーカボックス２１内空間とダ
クト１内空間の連通部を連通管２２で形成し、該連通管
２２の長さや径を消音の対象とする低周波数領域で共振
するように設定することによって、消音の対象とする低
周波数領域で十分な音響パワーを持った消音用音波を放
射することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、消音
用音波を再生する消音用スピーカを収納するスピーカボ
ックスの内部空間とダクト内空間を連通させ、消音用ス
ピーカの振動板の表裏両空間の気圧差をなくすと、消音
用スピーカの振動板が該気圧差により生じるダクトの中
から外へ向かう力を受けることがなくなるので精度の高
い騒音制御ができ、さらに消音用スピーカの機械的な疲
労を防ぐことができる。

【００２７】また、スピーカボックス内空間とダクト内
空間を連通させる連通部を管で形成して連通管とし、そ
の長さや径を消音の対象とする周波数領域で共振するよ
うに設定することによって、連通管の共鳴作用が起こり
消音の対象とする周波数領域で十分な音響パワーを持っ
た消音用音波を放射することができるので、能率的に消
音用音波を放射することができ、ダクト内を伝搬する騒
音を効率良く消音することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す断面図である。

【図２】従来の消音用スピーカ装置を示す断面図であ
る。

【図３】本発明に係る能動騒音制御システムの一例を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１…ダクト、２…第１マイクロホン（第１センサ）、３
…消音用スピーカ、４…第２マイクロホン（第２セン
サ）、５…マイクロホンアンプ、６…パワーアンプ、７
…マイクロホンアンプ、８…アナログ周波数遮断フィル
タ、９…アナログ周波数遮断フィルタ、１０…アナログ
周波数遮断フィルタ、１１…アナログ−ディジタル変換
器、１２…ディジタル−アナログ変換器、１３…アナロ
グ−ディジタル変換器、１４…ディジタル周波数遮断フ
ィルタ、１５…ディジタル周波数遮断フィルタ、１６…
ディジタル周波数遮断フィルタ、１７…消音信号発生フ
ィルタ、１８…適応制御アルゴリズム、１９…演算部、
２０…ダクト壁面開口部、２１…スピーカボックス、２
２…連通管。

───────────────────────────────────────────────────── 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 Ｇ１０Ｋ 11/16 Ｈ０４Ｒ 1/02 １０１ Ｂ 1/22 ３１０ (72)発明者 浅山 宏 東京都品川区東中延２−４−10 株式会社 タイムウェア内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ダクト内伝搬騒音の音波に対して消音用
   スピーカから同音圧逆位相の音を同時にダクト内に放射
   して両音波を干渉させることによってダクト内を伝搬す
   る騒音を消音する能動騒音制御システムの消音用スピー
   カ装置において、 ダクト壁面の開口部にダクト内に音を放射するように設
   けられた消音用スピーカと、 この消音用スピーカを収納するスピーカボックスと、 このスピーカボックスの内部空間と前記ダクトの内部空
   間を連通するように設けられ消音の対象とする周波数で
   共振する連通管とを具備することを特徴とする能動騒音
   制御システムの消音用スピーカ装置。