JPH08211882A

JPH08211882A - 消音装置

Info

Publication number: JPH08211882A
Application number: JP7020258A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Okashita; 和彦岡下; Junichi Matsuzaki; 純一松崎
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 1996-08-20

Abstract

(57)【要約】【目的】大容量の付加音源スピーカが不要で、付加音
源スピーカがその発生熱で破損しない消音装置を提供す
る。【構成】騒音信号を出力するセンサマイク１２と、付
加音を放射すると共に、残留騒音信号も検出可能な付加
音源スピーカ１４₁，１４₂と、コントローラ１３とを設
ける。コントローラ１３は、騒音信号及び、残留騒音検
出手段として動作する付加音源スピーカ１４₁，１４₂か
らの残留騒音信号に基づいて、所定位置にて残留騒音を
常時最小とすべく、騒音の波形成分と逆位相となる付加
音を放射させる付加音信号を生成して、付加音放射手段
として動作する付加音源スピーカ１４₁，１４₂に供給す
る。コントローラ１３は、予め設定された時間毎に、付
加音源スピーカ１４₁，１４₂の一方を付加音放射手段と
して動作させると共に、他方を残留騒音検出手段として
動作させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ダクト内を伝搬する
騒音を能動的に消音するための消音装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の消音装置としては、例え
ば、特開平２−７０１９５号公報に記載のものが知られ
ている。この消音装置は、図５に概略的に示すように、
換気ダクト１の開口部１ａ側から到来する外来騒音を、
換気ダクト１の開口部１ｂ側近傍の内表面に埋設された
付加音源スピーカ２から上記外来騒音と同振幅で逆位相
の付加音を放射することにより消音するものである。

【０００３】換気ダクト１内部の開口部１ａ近傍には、
センサマイク３が取り付けられており、このセンサマイ
ク３は、換気ダクト１内を伝搬する騒音の音圧レベルを
検出して騒音信号に変換する。この騒音信号は、コント
ローラ４に入力される。一方、換気ダクト１の開口部１
ｂの付加音源スピーカ２近傍には、この消音装置によっ
て減衰させられて残留する残留騒音の音圧レベルを検出
して残留騒音信号に変換するエラーマイク５が設けられ
ている。残留騒音信号は、コントローラ４に入力され
る。コントローラ４は、騒音信号及び残留騒音信号に基
づいて、付加音源スピーカ２とエラーマイク５との間の
伝達関数を含む制御アルゴリズムを用いて付加音源スピ
ーカ２を駆動する付加音信号を生成することにより、常
に、エラーマイク５の位置における騒音の大きさが最小
になるように適応制御を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、工場等のブ
ロア騒音のように、大きな音圧レベルを有する外来雑音
が常に発生している環境において、上記従来の消音装置
を用いる場合、上記騒音を充分に消音するためには、そ
の音圧レベルに匹敵する音圧レベルの付加音を放射可能
な大容量の付加音源スピーカ２が必要となるので、不経
済であるという欠点があった。また、上記従来の消音装
置において、付加音源スピーカ２の再生可能な音圧レベ
ルに余裕がない場合には、付加音源スピーカ２の駆動部
（例えば、マグネットやボイスコイル等）から熱が発生
し、その熱のために付加音源スピーカ２が破損したり、
効率が低下してしまうという虞もあった。

【０００５】この発明は、上述の事情に鑑みてなされた
もので、大容量の付加音源スピーカを用いることなく、
また、付加音源スピーカが自身の発生する熱によって破
損したり、効率が低下する虞がない消音装置を提供する
ことを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、ダクト内を伝搬する騒音を
検出して騒音信号を出力する騒音検出手段と、入力され
る付加音信号に基づいて、所定位置に付加音を放射する
付加音放射手段と、前記所定位置に設けられ、前記騒音
が、前記付加音放射手段から放射される前記付加音によ
って打ち消されて残留する残留騒音を検出して残留騒音
信号を出力する残留騒音検出手段と、前記騒音信号及び
前記残留騒音信号に基づいて、前記所定位置にて前記残
留騒音を常時最小とすべく、前記騒音の波形成分と逆位
相となる付加音を放射させる付加音信号を生成して前記
付加音放射手段に供給する制御手段とを備えた消音装置
において、前記付加音放射手段及び前記残留騒音検出手
段は、共に音響を電気信号に変換すると共に、電気信号
を音響に変換する複数の電気音響変換素子からなり、前
記制御手段は、所定の条件に基づいて、前記複数の電気
音響変換素子のいずれかを前記付加音放射手段として動
作させると共に、他の電気音響変換素子を前記残留騒音
検出手段として動作させることを特徴としている。

【０００７】

【作用】この発明の構成において、騒音検出手段は、ダ
クト内を伝搬する騒音を検出して騒音信号を出力する。
また、残留騒音検出手段として動作している電気音響変
換素子は、ダクト内を伝搬してきた騒音と、付加音放射
手段として動作している電気音響変換素子から放射され
る付加音との所定位置における干渉による干渉騒音を検
出して残留騒音信号を出力する。これにより、制御手段
が騒音信号及び残留騒音信号に基づいて、所定位置にて
残留騒音を常時最小とすべく、騒音の波形成分と逆位相
となる付加音を放射させる付加音信号を生成して付加音
放射手段として動作している電気音響変換素子に供給す
る。この電気音響変換素子は、入力される付加音信号に
基づいて、所定位置に付加音を放射する。制御手段は、
所定の条件に基づいて、上記各電気音響変換素子の動作
を切り替える。したがって、この発明の構成によれば、
大容量の付加音放射手段を用いることなく、効率的に消
音できる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して、この発明の実施例に
ついて説明する。図１は、この発明の一実施例である消
音装置の構成を示す概略図である。なお、この実施例に
おいては、消音すべき騒音の周波数を５００Ｈｚ以下と
する。同図において、換気ダクト１１内部の開口部１１
ａ近傍には、センサマイク１２が取り付けられており、
このセンサマイク１２は、換気ダクト１１内を伝搬する
騒音の音圧レベルを検出して騒音信号に変換する。この
騒音信号は、コントローラ１３に入力される。

【０００９】一方、換気ダクト１１内部の開口部１１ｂ
近傍の内表面には、対向する位置に、付加音源スピーカ
１４₁及び１４₂が埋設されている。これらの付加音源ス
ピーカ１４₁及び１４₂は、適宜切り換えられ、一方が騒
音を打ち消すべき付加音を放射し、他方がその付加音に
よって減衰させられて残留する残留騒音のレベルを検出
して残留騒音信号に変換する。すなわち、付加音源スピ
ーカ１４₁及び１４₂は、一方が付加音放射手段として動
作している間は、他方が残留騒音検出手段として動作し
ている。付加音源スピーカ１４₁及び１４₂は、コントロ
ーラ１３に接続されている。

【００１０】次に、図２に参照してコントローラ１３の
電気的構成について説明する。図２において、センサマ
イク１２から出力された騒音信号は、アンプ１５に入力
される。アンプ１５は、騒音信号を増幅する。ＬＰＦ１
６は、カットオフ周波数が５００Ｈｚであり、アンプ１
５の出力信号の低周波成分を通過させる。アナログ／デ
ジタル変換器（以下、Ａ／Ｄコンバータという）１７
は、サンプリング周波数１．５ｋＨｚでＬＰＦ１６から
出力された騒音信号の低周波成分をデジタルの騒音デー
タに変換した後、信号処理部１８に入力する。

【００１１】付加音源スピーカ１４₁及び１４₂は、コン
トローラ１３内の入出力切替部１９に接続されている。
残留騒音検出手段として動作している付加音源スピーカ
１４ ₁又は１４₂から出力された残留騒音信号は、入出力
切替部１９を経てアンプ２０に入力される。アンプ２０
は、残留騒音信号を増幅する。ＬＰＦ２１は、カットオ
フ周波数が５００Ｈｚであり、アンプ２０の出力信号の
低周波成分を通過させる。Ａ／Ｄコンバータ２２は、サ
ンプリング周波数１．５ｋＨｚでＬＰＦ２１から出力さ
れた残留騒音信号の低周波成分をデジタルの残留騒音デ
ータε（ｉ）に変換した後、信号処理部１８に入力す
る。

【００１２】Ｄ／Ａコンバータ２３は、サンプリング周
波数１．５ｋＨｚで信号処理部１８から出力されたデジ
タルデータをアナログ信号に変換する。また、ＬＰＦ２
４は、カットオフ周波数が５００Ｈｚであって、アンチ
エリアシングフィルタによって構成されており、Ｄ／Ａ
コンバータ２３の出力信号の低周波成分を通過させる。
アンプ２５は、ＬＰＦ２４の出力信号を増幅した後、入
出力切替部１９を経て付加音放射手段として動作してい
る付加音源スピーカ１４ ₁又は１４₂に入力する。

【００１３】次に、図３を参照して、信号処理部１８の
電気的構成について説明する。図３において、信号処理
部１８は、適応フィルタ（以下、ＡＤＦという）３
１ ₁，３１₂と、コントロールド・フィルタ（以下、ＣＮ
Ｆという）３２₁，３２₂と、補正用フィルタ３３₁，３
３₂等とから概略構成され、初期動作として、付加音放
射手段として動作している付加音源スピーカ１４₁又は
１４₂から残留騒音検出手段として動作している付加音
源スピーカ１４₂又は１４₁までの間の伝達関数Ｇ111，
Ｇ121の同定、及び適応制御動作として、センサマイク
１２から残留騒音検出手段として動作している付加音源
スピーカ１４₂又は１４₁までの間の伝達関数Ｇ21，Ｇ22
の逆特性Ｆ1，Ｆ2（正確には、予め、伝達関数Ｇ111，
Ｇ121の効果を除去された逆特性Ｆ1，Ｆ2）の逐次同定
等を行い、騒音を打ち消すべきデジタルの付加音データ
を生成して出力する。この効果は、付加音放射手段とし
て動作している付加音源スピーカ１４₁又は１４₂から付
加音が放射されることにより加えられる（元に戻る）。

【００１４】Ａ／Ｄコンバータ１７（図２）から出力さ
れた騒音データは、信号処理部１８のスイッチ３４の共
通端子Ｔcに入力される。スイッチ３４は、他のスイッ
チ３５，３６と連動して切り替えられ、共に共通端子Ｔ
cが端子Ｔa又は端子Ｔbに接続される。すなわち、付加
音源スピーカ１４₁が付加音放射手段として動作し、付
加音源スピーカ１４₂が残留騒音検出手段として動作す
る場合には、スイッチ３４〜３６の共通端子Ｔcは、全
て端子Ｔaに接続され、付加音源スピーカ１４₂が付加音
放射手段として動作し、付加音源スピーカ１４₁が残留
騒音検出手段として動作する場合には、スイッチ３４〜
３６の共通端子Ｔcは、全て端子Ｔbに接続される。

【００１５】したがって、付加音源スピーカ１４₁が付
加音放射手段として動作し、付加音源スピーカ１４₂が
残留騒音検出手段として動作する場合は、ＡＤＦ３
１₁、ＣＮＦ３２₁、補正用フィルタ３３₁、差動増幅器
３５₁及びフィードバック補正用フィルタ３６₁が動作す
る。一方、付加音源スピーカ１４₂が付加音放射手段と
して動作し、付加音源スピーカ１４₁が残留騒音検出手
段として動作する場合は、ＡＤＦ３１₂、ＣＮＦ３２₂、
補正用フィルタ３３₂、差動増幅器３５₂及びフィードバ
ック補正用フィルタ３６₂が動作する。これらの構成及
び動作は、伝達関数等の違いの他は略同様であるので、
説明を簡単にするために、以下では、スイッチ３４〜３
６の共通端子Ｔcが全て端子Ｔaに接続された場合につい
てのみ説明する。

【００１６】Ａ／Ｄコンバータ１７から出力され、スイ
ッチ３４を経た騒音データは、差動増幅器３５₁の非反
転入力端子に入力される。差動増幅器３５1の出力デー
タは、ＣＮＦ３２₁及び補正用フィルタ３３₁に入力され
る。一方、図２に示すＡ／Ｄコンバータ１６から出力さ
れ、スイッチ３６を経たた残留騒音データε（ｉ）は、
ＡＤＦ３１₁に入力される。

【００１７】ＡＤＦ３１₁は、補正用フィルタ３３₁から
出力される、フィードバック補正用フィルタ３６₁及び
補正用フィルタ３３₁によって補正された騒音データＸ
ＨＣ１（ｉ）の値に基づいて、残留騒音データε（ｉ）
を用いて、最小２乗平均(LeastMean Squre; 以下、ＬＭ
Ｓという)等の適応制御アルゴリズムを駆使して、常に
残留騒音検出手段として動作する付加音源スピーカ１４
₂の位置での残留騒音が最小となるように、必要な伝達
関数（フィルタ係数）の適応化処理（適応動作）を行
う。ＣＮＦ３２₁には、センサマイク１２から残留騒音
検出手段として動作する付加音源スピーカ１４₂までの
間の伝達関数Ｇ21の逆特性Ｆ1に対応するフィルタ係数
ｊ1が設定される。このフィルタ係数ｊ1は、ＡＤＦ３１
₁によって、上記サンプリング周期毎に更新される。

【００１８】補正用フィルタ３３₁は、ＦＩＲデジタル
フィルタから構成されており、上記適応制御アルゴリズ
ムの安定化に寄与するものであり、付加音放射手段とし
て動作する付加音源スピーカ１４₁から残留騒音検出手
段として動作する付加音源スピーカ１４₂までの間、正
確には、図１乃至図３に示す経路（ポイントＪ→スイッ
チ３５→Ｄ／Ａコンバータ２３→ＬＰＦ２４→アンプ２
５→入出力切替部１９→付加音源スピーカ１４₁→付加
音源スピーカ１４₂→入出力切替部１９→アンプ２０→
ＬＰＦ２１→Ａ／Ｄコンバータ２２→スイッチ３６→ポ
イントＫ）の５００Ｈｚ以下の伝達関数Ｇ111に対応す
るフィルタ係数ｈ11が設定される。この補正用フィルタ
３３₁を含む適応制御アルゴリズムは、Ｆｉｌｔｅｒｅ
ｄ−ＸＬＭＳアルゴリズムと呼ばれ、１９８５年にＷｉ
ｄｒｏｗ等によって提唱されたものである。

【００１９】フィードバック補正用フィルタ３６₁は、
ＦＩＲデジタルフィルタから構成されており、付加音放
射手段として動作する付加音源スピーカ１４₁から放射
された付加音がセンサマイク１２によって電気信号に変
換されて音響帰還を起こすことを防止するためのもので
あり、付加音源スピーカ１４₁からセンサマイク１２ま
での間、正確には、図１乃至図３に示す経路（ポイント
Ｊ→スイッチ３５→Ｄ／Ａコンバータ２３→ＬＰＦ２４
→アンプ２５→入出力切替部１９→付加音源スピーカ１
４₁→センサマイク１２→アンプ１５→ＬＰＦ１６→Ａ
／Ｄコンバータ１７→スイッチ３４→ポイントＬ）の５
００Ｈｚ以下の伝達関数Ｇ121に対応するフィルタ係数
ｈ21が設定される。

【００２０】ＣＮＦ３２₁から出力された付加音データ
は、フィードバック補正用フィルタ３６₁を経て、差動
増幅器３５₁の反転入力端子に入力されて差動増幅器３
５₁において騒音データから減算され、これにより、フ
ィードバック補正が行われる。このフィードバック補正
を含むアルゴリズムは、１９８４年にＷａｒｎａｋａ等
によって提唱されたものである。

【００２１】以上の説明は、スイッチ３４〜３６の共通
端子Ｔcが全て端子Ｔaに接続された場合、すなわち、付
加音源スピーカ１４₁が付加音放射手段として動作し、
付加音源スピーカ１４₂が残留騒音検出手段として動作
する場合である。一方、付加音源スピーカ１４₂が付加
音放射手段として動作し、付加音源スピーカ１４₁が残
留騒音検出手段として動作するために、スイッチ３４〜
３６の共通端子Ｔcは、全て端子Ｔbに接続された場合、
補正用フィルタ３３₂のフィルタ係数ｈ12及びフィード
バック補正用フィルタ３６₂のフィルタ係数ｈ22は、以
下に示すように求められ、設定される。

【００２２】まず、付加音放射手段として動作する付加
音源スピーカ１４₂から残留騒音検出手段として動作す
る付加音源スピーカ１４₁までの間、正確には、図１乃
至図３に示す経路（ポイントＭ→スイッチ３５→Ｄ／Ａ
コンバータ２３→ＬＰＦ２４→アンプ２５→入出力切替
部１９→付加音源スピーカ１４₂→付加音源スピーカ１
４₁→入出力切替部１９→アンプ２０→ＬＰＦ２１→Ａ
／Ｄコンバータ２２→スイッチ３６→ポイントＮ）の５
００Ｈｚ以下の伝達関数Ｇ112が求められ、さらに、こ
れに対応するフィルタ係数ｈ12が求められ、補正用フィ
ルタ３３₂に設定される。

【００２３】また、付加音源スピーカ１４₂からセンサ
マイク１２までの間、正確には、図１乃至図３に示す経
路（ポイントＭ→スイッチ３５→Ｄ／Ａコンバータ２３
→ＬＰＦ２４→アンプ２５→入出力切替部１９→付加音
源スピーカ１４₂→センサマイク１２→アンプ１５→Ｌ
ＰＦ１６→Ａ／Ｄコンバータ１７→スイッチ３４→ポイ
ントＯ）の５００Ｈｚ以下の伝達関数Ｇ122が求めら
れ、さらに、これに対応するフィルタ係数ｈ22が求めら
れ、フィードバック補正用フィルタ３６₂に設定され
る。

【００２４】上記構成において、まず、消音動作を行う
前に、初期設定として、補正用フィルタ３３₁，３３₂及
びフィードバック補正用フィルタ３６₁，３６₂のフィル
タ係数ｈ11，ｈ12，ｈ21及びｈ22を求めておく必要があ
る。図４を参照して、この初期設定動作について説明す
る。図４において、図３の各部に対応した部分には同一
の符号を付け、その説明を省略する。図４には、図３に
は図示しない減算器４１_1a，４１_1b，４１_2a，４１_2b、
白色雑音発生部４２及びスイッチ４３が示されている。
なお、図４において、ＡＤＦ３１_1a，３１_1b，３１_2a，
３１_2b及びＣＮＦ３２_1a，３２_1b，３２_2a，３２_2bはそ
れぞれ添字ａ，ｂが付されて２つずつ図示されている
が、これらは初期設定動作を説明するために便宜的に図
示したに過ぎない。

【００２５】まず、スイッチ３４〜３６及び４３は、初
期状態として共通端子Ｔcが全て端子Ｔaに接続されてい
るものとする。白色雑音発生部４２は、５００Ｈｚ以下
に帯域制限されたＭ系列の白色雑音データＸ（ｉ）（ｉ
はサンプリング時間）を作成し、スイッチ４３を介して
ＡＤＦ３１_1a，３１_1b及びＣＮＦ３２_1a，３２_1bに入力
すると共に、スイッチ３５を介して図２に示すＤ／Ａコ
ンバータ２３に入力する。

【００２６】これにより、Ｄ／Ａコンバータ２３に入力
された白色雑音データＸ（ｉ）は、Ｄ／Ａコンバータ２
３においてアナログ信号に変換された後、ＬＰＦ２４を
経てアンプ２５に入力されて増幅され、入出力切替部１
９を経て付加音源スピーカ１４₁（図１参照）に入力さ
れる。したがって、付加音源スピーカ１４₁から白色雑
音データＸ（ｉ）に対応する、５００Ｈｚ以下に帯域制
限された白色雑音（音波）が放射され、付加音源スピー
カ１４₂によって検出されるので、付加音源スピーカ１
４₂において、検出された白色雑音のレベルが騒音信号
に変換されて出力される。

【００２７】次に、付加音源スピーカ１４₂から出力さ
れた白色雑音データＸ（ｉ）に対応する騒音信号は、入
出力切替部１９を経て図２に示すアンプ２０において増
幅された後、ＬＰＦ２１を経てＡ／Ｄコンバータ２２に
おいてデジタルの騒音データに変換され、スイッチ３４
を介して図３には図示しない減算器４１_1a（図４参照）
の非反転入力端子に入力される。なお、初期設定時にお
いては、付加音源スピーカ１４₂からの出力値は、残留
雑音ではないので、単に騒音データという。以下におい
て、同様である。

【００２８】一方、ＡＤＦ３１_1b及びＣＮＦ３２_1bに入
力された白色雑音データＸ（ｉ）は、ＡＤＦ３１_1bで求
められた、補正用のフィルタ係数ｈ11（初期値はランダ
ムまたは０）で畳み込み演算が行われた後、得られた演
算結果ＹＣ１（ｉ）がＣＮＦ３２_1bから出力されて、減
算器４１_1bの反転入力端子に入力される。減算器４１ _1b
においては、Ａ／Ｄコンバータ２２から出力された騒音
データからＣＮＦ３２ _1bで処理された畳み込み演算の結
果ＹＣ１（ｉ）が差分演算され、得られた結果が誤差デ
ータεＣ１（ｉ）として出力され、ＡＤＦ３１_1bに入力
される。

【００２９】これにより、ＡＤＦ３１_1bにおいて、誤差
データεＣ１（ｉ）と白色雑音データＸ（ｉ）とに基づ
いて、式（１）に示す５秒程度のＬＭＳアルゴリズム処
理が実行され、付加音源スピーカ１４₁から付加音源ス
ピーカ１４₂までの間の伝達関数Ｇ111が求められ、ＡＤ
Ｆ３１_1bの係数が、得られた伝達関数Ｇ111に対応する
フィルタ係数ｈ11に全て更新される。そして、このフィ
ルタ係数ｈ11が、補正用フィルタ３３₁に実際の消音動
作時のフィルタ係数ｈ11として設定される。ｈ11(i+1)（ｎ）＝ｈ11(i)（ｎ）−２μＸ（ｉ−ｎ）εＣ１（ｉ）…（１）式（１）において、ｉはサンプリング時間、ｎはＡＤＦ
３１_1bのタップ番号、μは収束係数である。

【００３０】一方、図１に示す付加音源スピーカ１４₁
から放射された、白色雑音データＸ（ｉ）に対応する白
色雑音（音波）は、センサマイク１２によっても検出さ
れるので、センサマイク１２において、検出された白色
雑音のレベルが騒音信号に変換されて出力される。次
に、センサマイク１２から出力された白色雑音データＸ
（ｉ）に対応する騒音信号は、コントローラ１３に入力
され、図２に示すアンプ１５において増幅された後、Ｌ
ＰＦ１６を経てＡ／Ｄコンバータ１７においてデジタル
の騒音データに変換され、スイッチ３４を経て図３には
図示しない減算器４１_1a（図４参照）の非反転入力端子
に入力される。

【００３１】一方、ＡＤＦ３１_1a及びＣＮＦ３２_1aに入
力された白色雑音データＸ（ｉ）は、ＡＤＦ３１_1aで求
められた、フィードバック補正用のフィルタ係数ｈ21
（初期値はランダムまたは０）で畳み込み演算が行われ
た後、得られた演算結果ＹＨ１（ｉ）がＣＮＦ３２_1aか
ら出力されて、減算器４１_1aの反転入力端子に入力され
る。減算器４１_1aにおいては、図２に示すＡ／Ｄコンバ
ータ１７から出力された騒音データからＣＮＦ３２_1aで
処理された畳み込み演算の結果ＹＨ１（ｉ）が差分演算
され、得られた結果が誤差データεＨ１（ｉ）として出
力され、ＡＤＦ３１_1aに入力される。

【００３２】これにより、ＡＤＦ３１_1aにおいて、誤差
データεＨ１（ｉ）と白色雑音データＸ（ｉ）とに基づ
いて、式（２）に示す５秒程度のＬＭＳアルゴリズム処
理が実行され、付加音源スピーカ１４₁からセンサマイ
ク１２までの間の伝達関数Ｇ121が求められ、ＡＤＦ３
１_1aの係数が、得られた伝達関数Ｇ121に対応するフィ
ルタ係数ｈ21に全て更新される。そして、このフィルタ
係数ｈ21が、フィードバック補正用フィルタ３６₁に実
際の消音動作時のフィードバック補正用のフィルタ係数
ｈ21として設定される。ｈ21(i+1)（ｎ）＝ｈ21(i)（ｎ）−２μＸ（ｉ−ｎ）εＨ１（ｉ）…（２）式（２）において、ｉはサンプリング時間、ｎはＡＤＦ
３１_1aのタップ番号、μは収束係数である。以上説明し
た処理を１サンプリング周期の間に行う。この処理を、
１０〜２０秒間程度繰り返すことにより、補正用フィル
タ３３₁のフィルタ係数ｈ11及びフィードバック補正用
フィルタ３６₁のフィードバック補正用のフィルタ係数
ｈ21を求める。

【００３３】以上の説明は、スイッチ３４〜３６及び４
３の共通端子Ｔcが全て端子Ｔaに接続された場合、すな
わち、付加音源スピーカ１４₁が付加音放射手段として
動作し、付加音源スピーカ１４₂が残留騒音検出手段と
して動作する場合に用いられるフィルタ係数ｈ11及びｈ
21を求める動作である。一方、付加音源スピーカ１４₂
が付加音放射手段として動作し、付加音源スピーカ１４
₁が残留騒音検出手段として動作する場合に用いられる
フィルタ係数ｈ12及びｈ22を求めるためには、スイッチ
３４〜３６及び４３の共通端子Ｔcは、全て端子Ｔbに接
続される。そして、上述の場合と同様に、以下に示す式
（３）及び式（４）に基づいてフィルタ係数ｈ12及びｈ
22が求められる。ｈ12(i+1)（ｎ）＝ｈ12(i)（ｎ）−２μＸ（ｉ−ｎ）εＣ２（ｉ）…（３）ｈ22(i+1)（ｎ）＝ｈ22(i)（ｎ）−２μＸ（ｉ−ｎ）εＨ２（ｉ）…（４）

【００３４】以上説明した初期設定が完了すると、消音
動作が実行される。（Ａ）付加音源スピーカ１４₁を付加音放射手段とし
て用い、付加音源スピーカ１４₂を残留騒音検出手段と
して用いる場合この場合は、スイッチ３４〜３６の共通端子Ｔcを全て
端子Ｔaに接続する。図１において、換気ダクト１１の
開口部１１ａから換気ダクト１１内に侵入した騒音は、
センサマイク１２によってそのレベルが検出され、騒音
信号に変換された後、図２に示すアンプ１５において増
幅され、ＬＰＦ１６を経てＡ／Ｄコンバータ１７におい
てデジタルの騒音データに変換される。そして、Ａ／Ｄ
コンバータ１７から出力された騒音データは、信号処理
部１８のスイッチ３４を経て差動増幅器３５₁（図３参
照）の非反転入力端子に入力される。

【００３５】一方、図３に示すＣＮＦ３２₁において、
フィルタ係数ｊ1（初期値は０）で畳み込み演算が行わ
れた付加音データは、フィードバック補正用フィルタ３
６₁において、フィルタ係数ｈ21で畳み込み演算が行わ
れた後、差動増幅器３５₁の反転入力端子に入力され
る。これにより、差動増幅器３５₁において、騒音デー
タからフィードバック補正用フィルタ３６₁の出力デー
タが減算されてフィードバック補正が行われる。

【００３６】次に、差動増幅器３６₁の出力データは、
ＣＮＦ３２₁及び補正用フィルタ３３ ₁に入力される。こ
れにより、ＣＮＦ３２₁において、フィルタ係数ｊ1で畳
み込み演算が行われて付加音データが生成された後、ス
イッチ３５を経て図２に示すＤ／Ａコンバータ２３にお
いてアナログ信号に変換され、ＬＰＦ２４を経てアンプ
２５に入力されて増幅され、図１に示す付加音源スピー
カ１４₁に入力される。ただし、フィルタ係数ｊ1の初期
値は０であるので、消音動作開始直後は、付加音源スピ
ーカ１４₁からどのような音も放射されない。また、図
３に示す補正用フィルタ３３₁において、差動増幅器３
５₁の出力データに対して、初期設定時及び後述する係
数修正動作時に設定されたフィルタ係数ｈ11で畳み込み
演算が行われ、この演算結果ＸＨＣ１（ｉ）がＡＤＦ３
１₁に入力される。

【００３７】一方、図１に示す付加音源スピーカ１４₂
において、残留騒音のレベルが検出され、残留騒音信号
に変換された後、図２に示す入出力切替部１９を経てア
ンプ２０において増幅され、ＬＰＦ２１を経てＡ／Ｄ
コンバータ２２においてデジタルの残留騒音データε
（ｉ）に変換される。これにより、図３に示すＡＤＦ３
１₁において、補正用フィルタ３３₁から出力された、フ
ィードバック補正用フィルタ３６₁及び補正用フィルタ
３３₁によって補正された騒音データＸＨＣ１（ｉ）の
値に基づいて、残留騒音データε（ｉ）を用いて、式
（５）に示すＬＭＳアルゴリズムによる適応化処理（適
応動作）が行われ、常に付加音源スピーカ１４₂の位置
での残留騒音が最小となるように、センサマイク１２か
ら付加音源スピーカ１４₂までの間の伝達関数Ｇ21の逆
特性Ｆ1が求められる。そして、ＡＤＦ３１₁の係数が、
得られた伝達関数Ｇ21の逆特性Ｆ1に対応するフィルタ
係数ｊ1に全て更新される。これにより、ＣＮＦ３２₁の
フィルタ係数が、このフィルタ係数ｊ1に全て置き換え
られる。ｊ1(i+1)（ｎ）＝ｊ1(i)（ｎ）−２μＸＨＣ１（ｉ−ｎ）ε（ｉ）…（５）式（５）において、ｉはサンプリング時間、ｎはＡＤＦ
３１₁のタップ番号、μは収束係数である。

【００３８】したがって、ＣＮＦ３２₁において、新た
に入力された騒音データに対して、新たに設定されたフ
ィルタ係数ｊ1で畳み込み演算が行われて新たな付加音
データが生成された後、図２に示すＤ／Ａコンバータ２
３においてアナログ信号に変換され、ＬＰＦ２４を経て
アンプ２５に入力されて増幅され、入出力切替部１９を
経て図１に示す付加音源スピーカ１４₁に入力される。
これにより、付加音源スピーカ１４₁から新たな付加音
データに対応する新たな付加音（消音音波）が放射さ
れ、付加音源スピーカ１４₂の検出ポイントにおいて逆
位相の騒音と干渉して騒音を弱める。

【００３９】干渉後の残留騒音の音圧は、付加音源スピ
ーカ１４₂によってそのレベルが検出され、残留騒音信
号に変換された後、図２に示す入出力切替部１９を経て
アンプ２０において増幅され、ＬＰＦ２１を経てＡ／Ｄ
コンバータ２２においてデジタルの残留騒音データε
（ｉ）に変換されて、再び信号処理部１８のＡＤＦ３１
1（図３参照）に入力される。上記適応能動制御は、Ａ
ＤＦ３１₁において１サンプリング周期（Ａ／Ｄコンバ
ータ１７から出力される１つの騒音データ）毎に繰り返
され、最終的に付加音源スピーカ１４₂の検出ポイント
において騒音と付加音とが同振幅で逆位相の関係となっ
て、互いに充分打ち消し合って、換気ダクト１１の開口
部１１ｂ（図１参照）から外部へ放出される騒音が能動
的に消音される。

【００４０】また、上記消音動作と並行して、時間をカ
ウントする動作が実行される。そして、カウント時間が
予め設定された時間に到達すると、以下に示す動作が実
行される。（Ｂ）付加音源スピーカ１４₂を付加音放射手段とし
て用い、付加音源スピーカ１４₁を残留騒音検出手段と
して用いる場合この場合は、スイッチ３４〜３６の共通端子Ｔcを全て
端子Ｔbに接続する。これ以降の動作は、上述した
（Ａ）の場合の動作と略同様であるので、その説明を省
略する。なお、ＣＮＦ３２₂のフィルタ係数は、式
（６）に基づいて求められる。ｊ2(i+1)（ｎ）＝ｊ2(i)（ｎ）−２μＸＨＣ２（ｉ−ｎ）ε（ｉ）…（６）式（６）において、ｉはサンプリング時間、ｎはＡＤＦ
３１2のタップ番号、μは収束係数である。上記適応能
動制御は、ＡＤＦ３１₂において１サンプリング周期
（Ａ／Ｄコンバータ１７から出力される１つの騒音デー
タ）毎に繰り返され、最終的に付加音源スピーカ１４₁
の検出ポイントにおいて騒音と付加音とが同振幅で逆位
相の関係となって、互いに充分打ち消し合って、換気ダ
クト１１の開口部１１ｂ（図１参照）から外部へ放出さ
れる騒音が能動的に消音される。

【００４１】また、上記消音動作と並行して、時間をカ
ウントする動作が実行される。そして、カウント時間が
予め設定された時間に到達すると、再び上記（Ａ）の場
合の動作が実行される。

【００４２】以上、この発明の実施例を図面を参照して
詳述してきたが、具体的な構成はこの実施例に限られる
ものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計
の変更等があってもこの発明に含まれる。例えば、上述
の実施例においては、信号処理部１８をハードウェアで
構成した例を示したが、これに限定されず、信号処理部
１８をデジタル・シグナル・プロセッサ（ＤＳＰ）で構
成し、上記適応制御等の信号処理をマイクロプログラ
ム、すなわち、ソフトウェアで実行するようにしても良
い。

【００４３】また、上述の実施例においては、付加音源
スピーカを２個用いた例を示したが、それ以上用いても
良いことは言うまでもない。この場合、複数個の付加音
源スピーカを複数のブロックに分割し、ある１つのブロ
ックの付加音源スピーカを付加音放射手段として動作さ
せ、その他の複数のブロックの付加音源スピーカを残留
騒音検出手段として動作させるようにしても良い。

【００４４】さらに、上述の実施例においては、付加音
源スピーカ１４₁，１４₂とを予め設定された時間毎に切
り替えて用いる例を示したが、これ以外の切り替えの条
件としては、例えば、以下に示すものが考えられる。各付加音源スピーカの駆動部（例えば、マグネット
やボイスコイル等）にそれぞれの温度を検出する検出器
を設け、付加音放射手段として動作している付加音源ス
ピーカの駆動部の温度が予め設定された温度を越えた場
合に、その付加音源スピーカを残留騒音検出手段として
動作するように切り替えると共に、今まで残留騒音検出
手段として動作していた付加音源スピーカを付加音放射
手段として動作するように切り替える。付加音放射手段として動作している付加音源スピー
カの入力電力を常時測定し、その入力電力の時間的な平
均値が予め設定されたしきい値を越えた場合に、その付
加音源スピーカを残留騒音検出手段として動作するよう
に切り替えると共に、今まで残留騒音検出手段として動
作していた付加音源スピーカを付加音放射手段として動
作するように切り替える。上記及びの切り替え条件は、上述の複数個の付加音
源スピーカを複数のブロックに分割する場合にも適用可
能であることは言うまでもない。

【００４５】加えて、上述の実施例においては、付加音
放射手段としても残留騒音検出手段としても動作可能な
ものとして、スピーカを用いた例を示したが、これに限
定されず、音響を電気信号に変換できると共に、電気信
号を音響に変換できる電気音響変換素子であればどのよ
うな原理、構造、あるいは材質のものでも良い。

【発明の効果】以上説明したように、この発明の消音装
置によれば、工場等のブロア騒音のように、大きな音圧
レベルを有する外来雑音が常に発生している環境におい
ても、大容量の付加音放射手段を用いることなく、比較
的小さい容量の付加音放射手段でも充分に消音でき、経
済的である。また、効率良く消音できるので、付加音放
射手段の再生可能な音圧レベルに余裕がない場合でも、
付加音放射手段の駆動部（例えば、マグネットやボイス
コイル等）から熱が発生することがない。したがって、
付加音放射手段が破損したり、効率が低下してしまうこ
とがなく、このため、消音すべき騒音を安定的に低減す
ることが可能である。すなわち、この発明の構成によれ
ば、従来の消音装置に簡単な回路及び機構を付加するだ
けで実現できるので、経済的である。さらに、消音のた
めに用いていない付加音放射手段を残留騒音検出手段と
して流用しているので、従来のように付加音放射手段以
外に残留騒音検出手段を新たに設ける必要がなく、この
点でも装置を安価に構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の消音装置の構成を示す概
略図である。

【図２】図１に示す消音装置のコントローラの構成を示
すブロック図である。

【図３】図２に示す信号処理部の構成を示すブロック図
である。

【図４】この発明の一実施例の消音装置におけるフィル
タ係数初期設定動作を説明するためのブロック図であ
る。

【図５】従来の消音装置の構成例を示す概略図である。

【符号の説明】

１１換気ダクト（ダクト）１２センサマイク（騒音検出手段）１３コントローラ（制御手段）１４₁，１４₂ 付加音源スピーカ（付加音放射手
段、残留騒音検出手段、電気音響変換素子）

───────────────────────────────────────────────────── 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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ダクト内を伝搬する騒音を検出して騒音
信号を出力する騒音検出手段と、入力される付加音信号
に基づいて、所定位置に付加音を放射する付加音放射手
段と、前記所定位置に設けられ、前記騒音が、前記付加
音放射手段から放射される前記付加音によって打ち消さ
れて残留する残留騒音を検出して残留騒音信号を出力す
る残留騒音検出手段と、前記騒音信号及び前記残留騒音
信号に基づいて、前記所定位置にて前記残留騒音を常時
最小とすべく、前記騒音の波形成分と逆位相となる付加
音を放射させる付加音信号を生成して前記付加音放射手
段に供給する制御手段とを備えた消音装置において、前記付加音放射手段及び前記残留騒音検出手段は、共に
音響を電気信号に変換すると共に、電気信号を音響に変
換する複数の電気音響変換素子からなり、前記制御手段は、所定の条件に基づいて、前記複数の電
気音響変換素子のいずれかを前記付加音放射手段として
動作させると共に、他の電気音響変換素子を前記残留騒
音検出手段として動作させることを特徴とする消音装
置。