(57)【要約】【課題】風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができるようにする。【解決手段】風車方向検出部５０によって風車方向を検出し、回転制御部５７によって、風車方向に応じて、モータ３２の動作を制御して、風車の翼とタワーとの間の位置にセンサマイク１４を移動させる。センサマイク１４によって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。逆フィルタＤＳＰ４６によって、風車方向に応じて、音響信号から、スピーカ１６に対して風車と反対側における騒音を低減するための低減信号を生成する。遅延回路４７によって、風車方向が特定方向であるときに低減信号を騒音の発生周期だけ遅延させる。Ｄ／Ａ変換器６２及びパワーアンプ４２を介して、生成された低減信号をスピーカ１６に入力する。スピーカ１６によって、風車と反対側に制御音を放音する。【選択図】図３
2010216307.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音するスピーカと、
前記翼より内側の前記タワーの周囲を移動可能であって、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間の位置に前記マイクロホンを移動させるマイクロホン移動制御手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う処理手段と、
前記低減信号を前記スピーカに入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
【請求項２】
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音するスピーカと、
前記風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより前記翼と前記タワーとの間の位置に設けられ、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う処理手段と、
前記低減信号を前記スピーカに入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
【請求項３】
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音するスピーカと、
前記翼より内側の前記タワーの周囲に配置され、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間に位置する前記マイクロホンを選択するマイクロホン選択手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記マイクロホン選択手段によって選択された前記マイクロホンからの音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う処理手段と、
前記低減信号を前記スピーカに入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
【請求項４】
前記マイクロホン移動制御手段は、前記マイクロホンを移動させるためのモータを備え、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記モータの動作を制御する請求項１記載の風車騒音低減システム。
【請求項５】
前記特定方向を、前記スピーカの放音方向に定められる制御点から前記スピーカまでの距離より、前記制御点から前記翼と前記タワーとの間の特定位置までの距離が短くなる方向とした請求項１〜請求項４の何れか１項記載の風車騒音低減システム。
【請求項６】
前記処理手段は、前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じて求められる前記風車からの騒音の発生周期だけ遅延させる処理を行う請求項１〜請求項５の何れか１項記載の風車騒音低減システム。
【請求項７】
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向が前記特定方向である場合、前記処理手段によって処理されるときに前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する請求項１〜請求項６の何れか１項記載の風車騒音低減システム。
【請求項８】
前記スピーカは複数であって、
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記複数のスピーカの各々に対して該スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を各々生成し、
前記処理手段は、前記複数のスピーカの各々について、前記風車の翼の回転軸方向が、該スピーカに対して予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行い、
前記入力手段は、前記複数のスピーカに対する前記低減信号の各々を、前記複数のスピーカの各々に入力する請求項１〜請求項７の何れか１項記載の風車用騒音低減システム。
【請求項９】
前記翼の回転速度又は回転数を検出する回転検出手段を更に含む請求項１〜請求項８の何れか１項記載の風車用騒音低減システム。
【請求項１０】
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音する複数のスピーカと、
前記翼より内側の前記タワーの周囲を移動可能であって、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間の位置に前記マイクロホンを移動させるマイクロホン移動制御手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じた前記タワーと前記翼との間の特定位置を中心とした円状の前記複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、前記低減信号を各々遅延させる処理を行う処理手段と、
前記低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
【請求項１１】
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音する複数のスピーカと、
前記風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより前記翼と前記タワーとの間の位置に設けられ、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じた前記タワーと前記翼との間の特定位置を中心とした円状の前記複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、前記低減信号を各々遅延させる処理を行う処理手段と、
前記低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
【請求項１２】
風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音する複数のスピーカと、
前記翼より内側の前記タワーの周囲に配置され、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間に位置する前記マイクロホンを選択するマイクロホン選択手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記マイクロホン選択手段によって選択された前記マイクロホンからの音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、
前記風車の翼の回転軸方向に応じた前記タワーと前記翼との間の特定位置を中心とした円状の前記複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、前記低減信号を各々遅延させる処理を行う処理手段と、
前記低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段と、
を含む風車用騒音低減システム。
【請求項１３】
前記翼の回転軸方向を検出する方向検出手段を更に含む請求項１〜請求項１２の何れか１項記載の風車用騒音低減システム。
【請求項１４】
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められた前記低減信号の生成方法に基づいて、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する請求項１〜請求項１３の何れか１項記載の風車騒音低減システム。
【請求項１５】
前記生成手段は、前記風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められたフィルタ係数に基づいて、前記風車の翼の回転軸方向に対するフィルタ係数が設定された逆フィルタを用いて、前記音響信号に対してフィルタリング処理を行うことにより、前記低減信号を生成する請求項１４記載の風車騒音低減システム。
【請求項１６】
前記風車は、翼によって駆動され、発電を行う発電機を更に備えた請求項１〜請求項１５の何れか１項記載の風車騒音低減システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風車用騒音低減システムに係り、特に、能動制御により風車からの騒音を低減する風車用騒音低減システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、世界的に温暖化対策の必要性が叫ばれている中で、我が国は京都議定書の削減目標の達成が危ぶまれ、温室効果ガスの削減対策は、喫緊の課題である。特に事務所ビルや商業施設等の民生業務部門から排出されるＣＯ２は増加しており、削減に向けた対策を早急に強化する必要がある。その対策の一つとして、大型の風力発電装置の設置が急速に増えており、今後も多数の設置が予定されている。
【０００３】
このような状況の中で、大型風車から発生する低周波音や２０Ｈｚ以下の超低周波音が健康や精神的な被害の原因とされ、問題視されている。
【０００４】
そこで、翼の形状を工夫したり、翼を傾けることで支柱と翼との間で発生する渦の発生を少なくしたり、発電機のギアをなくしたりするなど、多くの開発が行われている。例えば、風の力を受けて回転するブレードの騒音を測定し、測定された騒音の値によりブレードのピッチ角を制御する風車装置が知られている（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−２９３５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記の翼を傾ける技術では、翼を傾けることにより、発電効率を低下させてしまう、という問題がある。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる風車用騒音低減システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するために第１の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音するスピーカと、前記翼より内側の前記タワーの周囲を移動可能であって、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間の位置に前記マイクロホンを移動させるマイクロホン移動制御手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う処理手段と、前記低減信号を前記スピーカに入力する入力手段とを含んで構成されている。
【０００９】
第１の発明によれば、マイクロホン移動制御手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間の位置にマイクロホンを移動させ、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。
【００１０】
そして、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成する。処理手段によって、風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、スピーカからの制御音が、騒音に対して間に合わないため、低減信号を、風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う。そして、入力手段によって、低減信号をスピーカに入力する。
【００１１】
このように、風車の翼の回転軸方向に応じて、マイクロホンを移動させて騒音を集音すると共に、騒音を低減するための低減信号を風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。
【００１２】
第２の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音するスピーカと、前記風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより前記翼と前記タワーとの間の位置に設けられ、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う処理手段と、前記低減信号を前記スピーカに入力する入力手段とを含んで構成されている。
【００１３】
第２の発明によれば、マイクロホンが、風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより翼とタワーとの間の位置に設けられ、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。
【００１４】
そして、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成する。処理手段によって、風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、低減信号を、風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う。そして、入力手段によって、低減信号をスピーカに入力する。
【００１５】
このように、マイクロホンが風車の翼の回転軸方向の変化に連動して騒音を集音すると共に、風車の翼の回転軸方向に応じて、騒音を低減するための低減信号を風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。
【００１６】
第３の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音するスピーカと、前記翼より内側の前記タワーの周囲に配置され、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間に位置する前記マイクロホンを選択するマイクロホン選択手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記マイクロホン選択手段によって選択された前記マイクロホンからの音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、前記低減信号を、前記風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う処理手段と、前記低減信号を前記スピーカに入力する入力手段とを含んで構成されている。
【００１７】
第３の発明によれば、マイクロホン選択手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するマイクロホンを選択し、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。
【００１８】
そして、生成手段によって、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、マイクロホン選択手段によって選択された音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成する。処理手段によって、風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、低減信号を、風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行う。そして、入力手段によって、低減信号をスピーカに入力する。
【００１９】
このように、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するマイクロホンを選択して騒音を集音すると共に、騒音を低減するための低減信号を風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。
【００２０】
第１の発明に係るマイクロホン移動制御手段は、マイクロホンを移動させるためのモータを備え、風車の翼の回転軸方向に応じて、モータの動作を制御することができる。
【００２１】
上記の特定方向を、スピーカの放音方向に定められる制御点からスピーカまでの距離より、制御点から翼とタワーとの間の特定位置までの距離が短くなる方向とすることができる。これによって、制御点までの距離が、スピーカより風車からの騒音の騒音源の方が近い場合であっても、能動制御により騒音を低減することができる。
【００２２】
上記の処理手段は、風車の翼の回転軸方向が予め定められた特定方向であるときに、低減信号を、風車の翼の回転速度又は回転数に応じて求められる風車からの騒音の発生周期だけ遅延させる処理を行うことができる。
【００２３】
上記の生成手段は、風車の翼の回転軸方向が特定方向である場合、処理手段によって処理されるときにスピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成することができる。
【００２４】
上記のスピーカは複数であって、生成手段は、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、複数のスピーカの各々に対して該スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を各々生成し、処理手段は、複数のスピーカの各々について、風車の翼の回転軸方向が、該スピーカに対して予め定められた特定方向であるときに、低減信号を、風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させる処理を行い、入力手段は、複数のスピーカに対する低減信号の各々を、複数のスピーカの各々に入力することができる。これによって、少ないスピーカの個数で、風車から放射される騒音を広い範囲で低減することができる。
【００２５】
上記の風車用騒音低減システムは、翼の回転軸方向を検出する方向検出手段を更に含むことができる。
【００２６】
第４の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音する複数のスピーカと、前記翼より内側の前記タワーの周囲を移動可能であって、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間の位置に前記マイクロホンを移動させるマイクロホン移動制御手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じた前記タワーと前記翼との間の特定位置を中心とした円状の前記複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、前記低減信号を各々遅延させる処理を行う処理手段と、前記低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段とを含んで構成されている。
【００２７】
第４の発明によれば、マイクロホン移動制御手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間の位置にマイクロホンを移動させ、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。
【００２８】
そして、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成する。処理手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じたタワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、低減信号を各々遅延させる処理を行う。そして、入力手段によって、低減信号の各々を複数のスピーカの各々に入力する。
【００２９】
このように、風車の翼の回転軸方向に応じて、マイクロホンを移動させて騒音を集音すると共に、騒音を低減するための低減信号を、タワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置との距離に応じた時間だけ各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。
【００３０】
第５の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音する複数のスピーカと、前記風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより前記翼と前記タワーとの間の位置に設けられ、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じた前記タワーと前記翼との間の特定位置を中心とした円状の前記複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、前記低減信号を各々遅延させる処理を行う処理手段と、前記低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段とを含んで構成されている。
【００３１】
第５の発明によれば、マイクロホンが、風車の翼の回転軸方向の変化に連動することにより翼とタワーとの間の位置に設けられ、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。
【００３２】
そして、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成する。処理手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じたタワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、低減信号を各々遅延させる処理を行う。そして、入力手段によって、低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する。
【００３３】
このように、マイクロホンが風車の翼の回転軸方向の変化に連動して騒音を集音すると共に、風車の翼の回転軸方向に応じて、騒音を低減するための低減信号を、タワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置との距離に応じた時間だけ各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。
【００３４】
第６の発明に係る風車用騒音低減システムは、風の力を受けて回転する複数の翼と、前記翼が取り付けられたナセルと、前記翼及び前記ナセルを支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワーとを備え、前記風の向きに応じて前記翼の回転軸方向を変化させる風車の、前記翼より内側に配置され、外側に制御音を放音する複数のスピーカと、前記翼より内側の前記タワーの周囲に配置され、かつ、前記風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する複数のマイクロホンと、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記翼と前記タワーとの間に位置する前記マイクロホンを選択するマイクロホン選択手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じて、前記マイクロホン選択手段によって選択された前記マイクロホンからの音響信号から、前記スピーカの放音方向における前記騒音を低減するための低減信号を生成する生成手段と、前記風車の翼の回転軸方向に応じた前記タワーと前記翼との間の特定位置を中心とした円状の前記複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、前記低減信号を各々遅延させる処理を行う処理手段と、前記低減信号の各々を前記複数のスピーカの各々に入力する入力手段とを含んで構成されている。
【００３５】
第６の発明に係る風車用騒音低減システムによれば、マイクロホン選択手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するマイクロホンを選択し、マイクロホンによって、風車からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力する。
【００３６】
そして、生成手段によって、生成手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じて、マイクロホン選択手段によって選択された音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成する。処理手段によって、風車の翼の回転軸方向に応じたタワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置と該スピーカとの距離の各々に応じた時間だけ、低減信号を各々遅延させる処理を行う。そして、入力手段によって、低減信号の各々を複数のスピーカの各々に入力する。
【００３７】
このように、風車の翼の回転軸方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するマイクロホンを選択して騒音を集音すると共に、風車の翼の回転軸方向に応じて、騒音を低減するための低減信号を、タワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置との距離に応じた時間だけ各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。
【００３８】
また、上記の風車用騒音低減システムは、翼の回転速度又は回転数を検出する回転検出手段を更に含むことができる。
【００３９】
上記の生成手段は、風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められた低減信号の生成方法に基づいて、風車の翼の回転軸方向に応じて、音響信号から、スピーカの放音方向における騒音を低減するための低減信号を生成することができる。これによって、風車の翼の回転軸方向に応じて低減信号を生成するため、風車の翼の回転軸方向が変化しても、騒音を低減することができる。
【００４０】
上記の生成手段は、風車の翼の回転軸方向の各々に対して予め求められたフィルタ係数に基づいて、風車の翼の回転軸方向に対するフィルタ係数が設定された逆フィルタを用いて、音響信号に対してフィルタリング処理を行うことにより、低減信号を生成することができる。これによって、風車の翼の回転軸方向に応じたフィルタリング処理により低減信号を生成するため、風車の翼の回転軸方向が変化しても、騒音を低減することができる。
【００４１】
上記の風車は、翼によって駆動され、発電を行う発電機を更に備えることができる。これによって、風力による発電効率を低下させずに、発電することができる。
【発明の効果】
【００４２】
以上説明したように、本発明の風車用騒音低減システムによれば、風車の翼の回転軸方向に応じてマイクロホンより騒音を集音すると共に、騒音を低減するための低減信号を風車の翼の回転速度又は回転数に応じた時間だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる、という効果が得られる。
【００４３】
本発明の風車用騒音低減システムによれば、風車の翼の回転軸方向に応じてマイクロホンより騒音を集音すると共に、騒音を低減するための低減信号を、タワーと翼との間の特定位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置との距離に応じた時間だけ各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る風力発電システムの構成を示す概略図である。
【図２】（Ａ）センサマイクを設置した様子を示すイメージ図、及び（Ｂ）センサマイクの電気的な接続を説明するための図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。
【図４】風車からの騒音の分析結果を示すグラフである。
【図５】制御したいエリアが風下側である場合にスピーカから制御音が放音される様子を示すイメージ図である。
【図６】制御したいエリアが風上側である場合にスピーカから制御音が放音される様子を示すイメージ図である。
【図７】（Ａ）騒音源からの音波を示すタイムチャート、（Ｂ）従来のアクティブ騒音低減技術におけるスピーカからの制御音の音波を示すタイムチャート、及び（Ｃ）第１の実施の形態におけるスピーカからの制御音の音波を示すタイムチャートである。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係る風力発電システムのセンサマイクを設置した様子を示すイメージ図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る風力発電システムの構成を示す概略図である。
【図１０】センサマイクを設置した様子を示すイメージ図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態に係る風力発電システムのセンサマイク及びスピーカを設置した様子を示すイメージ図である。
【図１３】本発明の第４の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。
【図１４】制御点からスピーカまでの距離、及び制御点から騒音源までの距離を示す図である。
【図１５】仮想的なスピーカの配置を示すイメージ図である。
【図１６】本発明の第５の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成を示すブロック図である。
【図１７】仮想的なスピーカの配置を示すイメージ図である。
【図１８】（Ａ）中心周波数２５Ｈｚの減音量のシミュレーション結果を示す図、及び（Ｂ）中心周波数４０Ｈｚの減音量のシミュレーション結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態について説明する。風力により発電を行う風力発電システムに本発明を適用した場合を例に説明する。
【００４６】
図１に示すように、第１の実施の形態に係る風力発電システム１０は、風力発電を行う風車１２と、風車１２の翼より内側のタワーの表面付近に設けられ、かつ、風車１２からの騒音を集音し、集音した騒音に対応する音響信号を出力するセンサマイク１４と、風車１２の翼より内側のタワーの表面付近に設けられ、かつ、翼より外側の制御点（騒音低減エリア）に向けて放音するスピーカ１６と、制御点に設けられ、かつ、フィードバックするための制御点マイク１８と、センサマイク１４及び制御点マイク１８からの入力に基づいて、騒音を低減するようにスピーカ１６から放音させる騒音低減装置２０とを備えている。
【００４７】
風車１２は、風の力を受けて回転する複数の翼２２と、翼２２が取り付けられたナセル２４と、翼２２及びナセル２４を支持し、かつ、鉛直方向に伸びる柱状のタワー２６と、翼２２によって駆動され、発電を行う発電機（図示省略）と、風の向きや風速に応じて翼２２の回転軸方向を変化させる方向変更機構（図示省略）とを備えている。翼２２は例えば３枚であり、また、発電機は、ナセル２４の内部に設けられている。方向変更機構は、常に風向や風速を感知しながら、最適な発電効率となるように、ナセル２４の長さ方向を変更して、翼２２の回転軸方向を変化させる。
【００４８】
図２（Ａ）に示すように、センサマイク１４は、所定の高さ（タワー中間部）にタワー２６を囲うように設けられたセンサマイク回転用リング３０上に設けられている。センサマイク回転用リング３０は、モータ３２の駆動によって回転し、センサマイク回転用リング３０の回転により、センサマイク１４の位置が、翼２２より内側のタワー２６の周囲を移動する。センサマイク回転用リング３０は、図２（Ｂ）に示すように、スリップリング３０Ａ及び２本の電極３０Ｂで構成され、２本の電極３０Ｂがセンサマイク１４に電気的に接続されており、センサマイク１４がどの位置であっても、信号を得ることが可能な構成となっている。なお、翼２２より内側とは、風車方向に応じて変化する翼２２の軌跡より内側（タワー２６側）であることを示す。
【００４９】
スピーカ１６は、風車１２の翼２２より内側であって、風車１２のタワー２６の表面付近（例えば、キャットウォーク上）に、放音方向を制御点に向けるように配置されている。スピーカ１６は、騒音低減装置２０によって低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数（例えば１００Ｈｚ）以下の周波数帯域の制御音を放音するように制御される。
【００５０】
図３に示すように、騒音低減装置２０は、デジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器６２と、Ｄ／Ａ変換器６２から出力された信号を増幅してスピーカ１６に入力するパワーアンプ４２と、センサマイク１４からの音響信号を増幅するマイクアンプ４４と、マイクアンプ４４から出力される信号に対して、逆フィルタリングをかけて低減信号を生成して後述する遅延回路４７に出力する生成手段としての逆フィルタＤＳＰ４６と、生成された低減信号を設定された遅延時間だけ遅延させてＤ／Ａ変換器６２に出力する遅延回路４７と、制御点マイク１８からの音響信号を増幅するマイクアンプ４８と、風車１２に設けられた、風車方向（翼２２の回転軸方向あるいはナセル２４の長さ方向）を検出するための風車方向検出部５０からの出力に基づいて、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタを切り替える逆フィルタ切替部５２と、マイクアンプ４４、４８からの音響信号に基づいて風車方向毎の逆フィルタを演算して逆フィルタＤＳＰ４６に設定する逆フィルタ演算部５４と、風車方向検出部５０からの出力に基づいて、モータ３２の回転を制御する回転制御部５７と、風車１２に設けられた、翼２２の単位時間あたりの回転数を検出するための回転数検出部７０からの出力及び風車方向検出部５０からの出力に基づいて、遅延回路４７による遅延時間を演算して設定する遅延時間設定部７２とを備えている。陽解法制御の場合、制御点マイク１８は、逆フィルタを演算するためにインパルス応答を計測する時に必要となるが、制御時は不要であることを明記しておく。ここでいう陽解法とは、騒音源から制御点マイク１８へ直接到達する経路のインパルス応答と、騒音源からの騒音がセンサマイク１４で集音され、騒音低減装置２０を介してスピーカ１６から放音されて制御点マイク１８へ到達する経路のインパルス応答とを事前に計測し、数値計算によりフィルタ係数を演算する方法である。
【００５１】
風車方向検出部５０は、風車１２の制御回路（図示省略）から風車方向を検出しており、回転数検出部７０は、風車１２の制御回路（図示省略）から翼２２の単位時間（例えば１秒あるいは１分）あたりの回転数を検出している。なお、パワーアンプ４２が、本発明の入力手段の一例であり、回転制御部５７が、マイクロホン移動制御手段の一例である。また、遅延回路４７が、処理手段の一例である。
【００５２】
ここで、低減対象の風車からの騒音について説明する。
【００５３】
風車からの発生騒音は以下の表１に示すように主に４つ存在する。
【００５４】
【表１】
2010216307.tif 000003
【００５５】
ただし、Ｆは周波数（Ｈｚ）であり、ｍ＝１,２,３・・・である。また、ｎは翼回転数（ｒｐｍ）であり、Ｚは翼の枚数である。
【００５６】
第１に、発電機を高速に回すためにローターと発電機との間にギアが使われる場合には、ナセル内の発電機から機械音が発生する。これに対し、風車のナセルにおいて、ギアを使わないことにより、発生音は聴感上ほとんど気にならないレベルになる。
【００５７】
第２に、大型風車の翼の先端は、相対速度が２００ｋｍ／ｈ以上にもなることから、翼の風切音として、主に高音域で「シュー」という音が発生する。これに対し、翼の形状を工夫することによってかなり静かになる。また、高音域の音は、風車の近傍では気になるが、風車から数１００ｍ離れると空気吸収減衰により減衰するので、聴感上は気にならないレベルになる。
【００５８】
第３に、翼がタワーを横切るタイミングで、空力干渉騒音が発生する。翼とタワーとの間がこの騒音の騒音源であると考えられる。アップウインドウ型では、ダウンウインドウ型よりも発生騒音が小さいことから、最近では、アップウインドウ型の風車が主流になりつつある。ただし、アップウインドウ型でもこの騒音が全く発生しないというわけではなく、低音域の音が発生している。この低音域の音は、空気吸収減衰しにくく、遠距離においてもあまり音が低減しないため、騒音問題になりやすい。
【００５９】
第４に、翼の回転により空気に衝撃を与えることによって、超低周波音が発生する。大型風車の場合の基本周波数は１Ｈｚ以下になり、その倍音成分も発生する。ただし、聴感的には聞こえないとされる２０Ｈｚ以下の超低周数波音であるため、騒音問題になりにくい。
【００６０】
以上のことから、聴感上問題となりやすく、対策が困難な騒音は、翼がタワーを横切る時に発生する空力干渉騒音であり、本発明では、この騒音を低減対象とする。
【００６１】
また、大型風車からの発生騒音の特徴について説明する。直径約７０ｍの翼を持つ２０００ＫＷ級の大型風車から発生する騒音を、水平距離で約３０ｍ離れた地面上の場所において低周波騒音計で録音した。録音結果を分析し、ＡＰ（オールパス）、及び中心周波数２０〜４０Ｈｚの１／３オクターブバンド中心周波数のみを取り出すと、図４に示す分析結果が得られた。
【００６２】
上記図４の波形から、特に、２５、３１．５、４０Ｈｚ付近のレベルが、約１秒毎に変動していることが分かる。例えば、２５Ｈｚ帯域では、１秒毎に６５ｄＢ前後のほぼ同じようなレベルが繰り返されている。このときの風車は、ほぼ定常運転状態で回転数はほぼ一定であり、１回転に３秒かかっている。翼が支柱を交差する時間間隔は約１秒となり、レベル波形の時間変動の周期と一致していることが分かる。
【００６３】
次に、低減信号を遅延させる原理について説明する。
【００６４】
センサマイク、スピーカ、及び制御点を、風車からかなりの距離を離して設置する場合（スピーカが風車にぶつからないようにするには、少なくとも風車の半径＋αで、かつ、センサマイクから風車を見たときに、風車の回転軸方向に関わらず、騒音発生箇所が変わらないとみなせる程度の距離を離して設定した場合）には、通常のアクティブ騒音低減技術で使われているフィードフォワード型の適応制御や陽解法による固定逆フィルタ制御を行うことにより、騒音を減音させることが可能である。
【００６５】
一方、本実施の形態にように、スピーカ１６をタワー２６の近傍に設置した場合には、これは、スピーカの設置間隔やスピーカ設置のための用地の確保などの面で大変メリットがある方法であるが、アップウインドウ型を例にとって考えると、図５に示すように、風下側のエリアに対して制御音を放音する場合には、センサマイク１４をタワー２６と翼２２の間に設置し、スピーカ１６をタワー２６の風下側に設置すればよい。しかし、図６に示すように、風上側のエリアに対して制御音を放音する場合には、スピーカ１６をタワー２６の風上側に設置する必要があるが、制御したいエリアから見ると、スピーカ１６が騒音源よりも遠方にある。従って、フィードフォワード制御を行う場合に、騒音源からの騒音に基づいて放音されるスピーカ１６からの音波が、その騒音よりも遅れて制御点に到達することになり、騒音に基づく制御音が、その騒音に対して時間的に間に合わないため、騒音を低減させることができない。
【００６６】
すなわち、騒音発生箇所からセンサマイク１４までの距離をｄ１、スピーカ１６から騒音発生箇所までの距離をｄ２、音速をｃとすると、従来のアクティブ騒音低減技術では、騒音源から制御点へ到達する音波（図７（Ａ）参照）に対して、スピーカ１６からの制御点へ到達する音波は、（ｄ１＋ｄ２）／ｃだけ遅れるため、騒音を減音させることができない（図７（Ｂ）参照）。
【００６７】
そこで、本実施の形態では、風車１２からの騒音が、発生周期を有するという特徴を利用して、１周期分だけ信号を遅延させると共に、逆フィルタを用いたフィルタリング処理で位相をずらすことにより、図７（Ｃ）に示すように、スピーカ１６からの制御音により、制御点において騒音を低減させる。
【００６８】
遅延時間設定部７２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向が、制御点からスピーカ１６までの距離より、制御点から、タワー２６と翼２２との間の騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向である場合に、回転数検出部７０によって検出された回転数に基づいて、騒音の発生周期Ｔを算出し、算出された発生周期Ｔを遅延時間として遅延回路４７に設定する。
【００６９】
例えば、３６０°の風車方向を例えば８分割した８方向のうちの特定方向である場合、以下の（１）式に基づいて、発生周期Ｔを算出する。
Ｔ＝（ｖ／６０）／Ｗ    ・・・（１）
【００７０】
ただし、Ｒは、翼２２の長さであり、ｖは、１分あたりの回転数であり、Ｗは、翼２２の枚数である。
【００７１】
遅延時間設定部７２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向が、特定方向以外である場合に、遅延時間として０（遅延無し）を遅延回路４７に設定する。
【００７２】
逆フィルタＤＳＰ４６は、マイクアンプ４４から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５６と、風車方向毎のフィルタ係数が設定された時不変の逆フィルタ５８と、低減対象の所定の周波数帯域（例えば、１００Ｈｚ以下）の信号を通過させるようにフィルタリングを行うバンドパスフィルタ６０とを備えている。逆フィルタ５８のフィルタ係数は、風車方向毎に、逆フィルタ演算部５４によって例えば陽解法及びｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳ法の何れかによって算出される。上記の特定方向となる風車方向に対しては、遅延回路４７によって騒音の発生周期Ｔだけ低減信号を遅延させた状態で、逆フィルタ演算部５４によって、例えば陽解法及びｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳ法の何れかに従って、逆フィルタ５８のフィルタ係数が算出される。逆フィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換器５６から出力された信号に対して、検出された風車方向に対応するフィルタ係数が設定された逆フィルタを用いたフィルタリング処理を行うことにより、スピーカ１６より外側において同振幅かつ逆相となる信号が出力される。なお、Ａ／Ｄ変換器５６の前段と、Ｄ／Ａ変換器６２の後段とには、アンチエイリアス用のローパスフィルタ（図示省略）が設けられている。
【００７３】
逆フィルタ演算部５４は、３６０°の風車方向を例えば８分割した８方向毎にフィルタ係数を算出して、逆フィルタ５８内のメモリ（図示省略）に記憶させる。
【００７４】
逆フィルタ切替部５２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向を含む上記８方向の何れかに対応するフィルタ係数を用いるように、逆フィルタ５８に設定されるフィルタ係数を切り替える。
【００７５】
次にセンサマイク１４の位置について説明する。風向きが一定で変わらない場合には、センサマイク１４の位置を固定しても問題無いが、風車の方向変更機構は、風向や風速を感知しながら、常に最適な発電効率となるようにナセル２４の向きを変えることから、低減対象の騒音源の位置が時間とともに変動する。
【００７６】
そこで、回転制御部５７によって、風車方向検出部５０によって検出された風車方向に基づいて、上記図２（Ａ）に示すように、翼２２とタワー２６との間（ナセル２４の下方）にセンサマイク１４が位置するように、モータ３２の回転を制御する。
【００７７】
逆フィルタ演算部５４は、風車方向毎に、逆フィルタ５８のフィルタ係数ｗ（ｔ）を、例えば陽解法によって、以下のように算出する。
【００７８】
まず、回転制御部５７によって騒音源近傍に設置したセンサマイク１４に入る騒音源からの騒音ｘ（ｔ）と、騒音源から制御点に到達し制御点マイク１８により集音された騒音ｙｓ（ｔ）との相互相関関数ｈｓ（ｔ）を測定する。また、センサマイク１４に入る騒音源からの騒音ｘ（ｔ）と、逆フィルタのフィルタ係数をｗ（ｔ）＝δ（ｔ）としてスピーカ１６から放音される制御音ｙｃ（ｔ）との間の相互相関関数ｈｃ（ｔ）を測定する（相互相関法によるインパルスｈ（ｔ）の測定）。
【００７９】
そして、ｈｓ（ｔ）、ｈｃ（ｔ）の伝達関数をＨｓ（ω）、Ｈｃ（ω）として、逆フィルタのフィルタ係数ｗ（ｔ）を、以下の（２）式によって算出する。
【００８０】
【数１】
2010216307.tif 000004
【００８１】
ここで、Ｆ−１は逆フーリエ変換を示す。
【００８２】
次に、第１の実施の形態に係る風力発電システム１０の動作について説明する。まず、制御点に制御点マイク１８が設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、逆フィルタ演算部５４によって、センサマイク１４からの音響信号と、制御点マイク１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。風車方向が、予め求められた、制御点から騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向となる場合には、遅延回路４７に、騒音の発生周期Ｔを遅延時間として設定した状態で、逆フィルタ演算部５４によって、当該風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。
【００８３】
各風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数が記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０の回転制御部５７によって、検出された風車方向に応じて、モータ３２を回転させて、翼２２とタワー２６との間にセンサマイク１４が位置するように移動させる。
【００８４】
また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。遅延時間設定部７２によって、検出された風車方向が、制御点から騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向である場合には、回転数検出部７０により検出された翼２２の回転数に基づいて、騒音の発生周期Ｔを算出し、遅延時間として遅延回路４７に設定する。遅延時間設定部７２は、検出された風車方向が特定方向以外である場合には、遅延回路４７に対して、遅延時間として０（遅延無し）を設定する。
【００８５】
そして、風車１２の翼２２とタワー２６との間の騒音源から放射された騒音は、センサマイク１４で集音され、マイクアンプ４４で音響信号が増幅されて、逆フィルタＤＳＰ４６に入力される。そして、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換器５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。
【００８６】
このとき、逆フィルタ５８を通すことで、信号の波形が整形されると共に時間移動され、入力信号を逆相にした低減信号が生成されるため、低減信号に基づいてスピーカ１６から放音された制御音により、減音効果を得ることができる。
【００８７】
逆フィルタ５８でフィルタリング処理された低減信号は、バンドパスフィルタ６０に入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、遅延回路４７に入力され、発生周期Ｔだけ遅延させるか、又は遅延させずにＤ／Ａ変換器６２に出力する。そして、Ｄ／Ａ変換器６２によってＤ／Ａ変換されて、パワーアンプ４２を介して、スピーカ１６に出力される。そして、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波であり、かつ、所定の周波数帯域の音波が、制御音としてスピーカ１６から制御点に向けて放音される。従って、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。
【００８８】
風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって変化後の風車方向が検出され、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。また、遅延時間設定部７２によって、検出された風車方向に応じて、遅延回路４７に対して遅延時間（騒音の発生周期Ｔ又は０）を設定する。そして、上述したように、スピーカ１６から制御音が放音され、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。
【００８９】
以上説明したように、第１の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車の風車方向に応じてセンサマイクを移動させて騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成し、更に風車方向が特定方向である場合には低減信号を騒音の発生周期だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、低周波音の低減に効果的なアクティブ騒音低減技術を用いて騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。
【００９０】
また、風車における騒音源の位置の変化に対応して騒音を低減できるため、従来の能動制御で風車からの騒音を低減する場合に比べて、スピーカを風車のタワーの近くに設置することができる。これにより、スピーカの個数が少なくて済むため、システムの規模及びコストを抑えることができる。
【００９１】
また、風車の翼を傾けるなどの従来の騒音低減手法と比較すると、発電効率を下げずに風車からの騒音を低減することができる。
【００９２】
次に、第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００９３】
第２の実施の形態では、センサマイクの位置が、風車の翼の回転軸方向の変化に連動するように設けられている点が、第１の実施の形態と異なっている。
【００９４】
第２の実施の形態に係る風力発電システムでは、図８に示すように、風車１２のナセル２４から下方に吊るされるようにセンサマイク１４が設けられている。これによって、風車方向が変化しても、常にナセル２４の下方にセンサマイク１４が配置されているため、ナセル２４の長さ方向の変化に連動してセンサマイク１４がタワー２６の周囲を移動し、翼２２とタワー２６との間に常に位置する。また、センサマイク１４は、風車１２の騒音の発生箇所（騒音源）の近傍から騒音を集音して、音響信号を出力する。
【００９５】
なお、第２の実施の形態に係る風力発電システムの騒音低減装置の構成については、回転制御部を備えていない点以外は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。また、風力発電システムの動作については、モータ制御によりセンサマイクを移動させてない点以外は、第１の実施の形態と同様であるため、説明を省略する。
【００９６】
このように、センサマイクが風車方向の変化に連動して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成し、更に風車方向が特定方向である場合には低減信号を騒音の発生周期だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。
【００９７】
次に、第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【００９８】
第３の実施の形態では、風車のタワーの周囲に、複数のセンサマイクが設けられている点と、センサマイクの位置が固定されている点とが、第１の実施の形態と主に異なっている。
【００９９】
図９に示すように、第３の実施の形態に係る風力発電システム３１０は、風車１２と、風車１２のタワーの表面に設けられた複数のセンサマイク３１４と、スピーカ１６と、制御点マイク１８と、複数のセンサマイク３１４及び制御点マイク１８からの入力に基づいて、騒音を低減するようにスピーカ１６から放音させる騒音低減装置３２０とを備えている。
【０１００】
図１０に示すように、センサマイク３１４は、タワー２６の表面に設置されたキャットウォーク（図示省略）上に、タワー２６を囲むように複数設けられている。センサマイク３１４の各々は、等間隔で設置され、設置位置が固定されている。
【０１０１】
センサマイク３１４の設置間隔ｄは、以下の式で示されるように低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数ｆの音の波長λの１／２以下とする。
ｄ≦λ／２
【０１０２】
例えば、ｆ＝１００Ｈｚの場合、λ／２＝１．７ｍであるため、１．７ｍ間隔でセンサマイク３１４を設置すればよい。また、支柱の直径を４．３ｍとした場合には、タワーの円周の長さは１３．５ｍであるため、１．７ｍ以下の間隔で８個（＝１３．５／１．７）以上のセンサマイク３１４を設置すればよい。
【０１０３】
図１１に示すように、騒音低減装置３２０は、Ｄ／Ａ変換器６２と、パワーアンプ４２と、複数のセンサマイク３１４からの音響信号を各々増幅する複数のマイクアンプ３４４と、複数のマイクアンプ３４４から出力される信号の何れかを切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力するマイク切替部３４６と、逆フィルタＤＳＰ４６と、遅延回路４７と、マイクアンプ４８と、逆フィルタ切替部５２と、逆フィルタ演算部５４と、遅延時間設定部７２とを備えている。
【０１０４】
マイク切替部３４６は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向に基づいて、上記図１０に示すように、翼２２とタワー２６との間に位置するセンサマイク３１４に対応するマイクアンプ３４４から出力される信号に切り替えて、騒音源の近傍に存在するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号を、逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。
【０１０５】
例えば、３６０°の風車方向を、センサマイク３１４の個数分に分割し（例えば８分割し）、分割された各方向と、タワー２６の当該方向の表面に位置するセンサマイク３１４とが対応付けられている。マイク切替部３４６は、検出された風車方向に対応付けられたセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。
【０１０６】
次に、第３の実施の形態に係る風力発電システム３１０の動作について説明する。まず、制御点に制御点マイク１８が設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、マイク切替部３４６によって、当該風車方向に対応するセンサマイク１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。逆フィルタ演算部５４によって、マイク切替部３４６からの音響信号と、制御点マイク１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。風車方向が、予め求められた特定方向となる場合には、遅延回路４７に、騒音の発生周期Ｔを遅延時間として設定した状態で、逆フィルタ演算部５４によって、当該風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。
【０１０７】
各風車方向に対する逆フィルタが記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０のマイク切替部３４６によって、検出された風車方向に応じて、対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。
【０１０８】
これにより、騒音源の近傍に存在するセンサマイク３１４によって、風車１２の翼２２とタワー２６との間の騒音源から放射された騒音が集音され、マイクアンプ３４４で音響信号が増幅されて、マイク切替部３４６を介して逆フィルタＤＳＰ４６に入力される。
【０１０９】
また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタの係数を設定するように切り替える。また、遅延時間設定部７２によって、検出された風車方向に応じて、遅延回路４７に対して遅延時間（発生周期Ｔ又は０）を設定する。
【０１１０】
そして、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８は、Ａ／Ｄ変換器５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。
【０１１１】
逆フィルタ５８でフィルタリング処理された低減信号は、バンドパスフィルタ６０に入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、遅延回路４７に入力される。遅延回路４７から出力された信号は、Ｄ／Ａ変換器６２に入力され、Ｄ／Ａ変換されて、パワーアンプ４２を介して、スピーカ１６に出力される。そして、フィルタリング処理された信号に対応する音波が、制御音としてスピーカ１６から制御点に向けて放音され、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。
【０１１２】
風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって風車方向が検出され、マイク切替部３４６によって、変化後の風車方向に対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて、逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。遅延時間設定部７２によって、検出された風車方向に応じて、遅延回路４７に対して遅延時間（発生周期Ｔ又は０）を設定する。そして、上述したように、スピーカ１６から制御音が放音され、制御点において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ１６からの制御音により打ち消される。
【０１１３】
以上説明したように、第３の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するセンサマイクを選択して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成し、更に風車方向が特定方向である場合には低減信号を騒音の発生周期だけ遅延させて、制御音をスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を低減することができる。
【０１１４】
次に、第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態及び第３の実施の形態と同様の構成となっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１１５】
第４の実施の形態では、センサマイクが複数設けられている点と、複数の制御点に対してスピーカが複数設けられている点と、風車を中心に全方位の騒音を低減している点とが、第１の実施の形態と主に異なっている。
【０１１６】
第４の実施の形態に係る風力発電システムでは、図１２に示すように、風車１２のタワー２６のキャットウォーク上に複数のセンサマイク３１４が設けられており、また、風車１２の翼２２より内側であって、タワー２６の表面付近に、タワー２６を囲むようにして複数のスピーカ４１６が配置されている。また、複数のセンサマイク３１４及び複数のスピーカ４１６は、騒音低減装置４２０に接続されている。
【０１１７】
複数のスピーカ４１６の各々は、等間隔で設置され、設置間隔ｄは、以下の式で示されるように低減対象となる騒音の周波数帯域の最大周波数ｆの音の波長λの１／２以下とする。
ｄ≦λ／２
【０１１８】
例えば、ｆ＝１００Ｈｚの場合、λ／２＝１．７ｍであるため、１．７ｍ間隔で複数のスピーカ４１６を設置すればよい。また、風車から半径ａとなる円状に複数のスピーカ４１６を設置する場合には、以下の式で示されるｎ個以上配置する。
ｎ＝２πａ／（λ／２）
【０１１９】
複数のスピーカ４１６の各々に対して、風車１２の外側であって、かつ、当該スピーカ４１６の放音方向に、制御点を決定し、逆フィルタのフィルタ係数を演算するときに、その制御点の各々に、制御点マイク４１８が設置される。
【０１２０】
図１３に示すように、騒音低減装置４２０は、複数のスピーカ４１６に対して、風車方向に応じて各々設定された遅延時間だけ信号を各々遅延させる複数の遅延回路４４７、及びデジタル信号をアナログ信号に変換する複数のＤ／Ａ変換器４６２と、複数のＤ／Ａ変換器４６２から出力された信号を増幅して各スピーカ４１６に入力する複数のパワーアンプ４４２と、マイクアンプ３４４と、マイク切替部３４６と、マイク切替部３４６から出力される信号に対して、各スピーカ４１６に対して、逆フィルタリングをかけて低減信号を各々生成して、対応する遅延回路４４７に出力する逆フィルタＤＳＰ４４６と、各制御点に設置された制御点マイク４１８からの音響信号を各々増幅する複数のマイクアンプ４４８と、風車方向検出部５０からの出力に基づいて、逆フィルタＤＳＰ４４６の各スピーカ４１６に対応する逆フィルタを各々切り替える逆フィルタ切替部４５２と、マイク切替部３４６から出力された音響信号及び各制御点マイク４１８に対応するマイクアンプ４４８からの音響信号に基づいて、各スピーカ４１６に対して、風車方向毎の逆フィルタのフィルタ係数を各々演算して逆フィルタＤＳＰ４４６に記憶させる逆フィルタ演算部４５４と、回転数検出部７０からの出力及び風車方向検出部５０からの出力に基づいて、複数の遅延回路４４７による遅延時間を各々演算して設定する遅延時間設定部４７２とを備えている。
【０１２１】
騒音低減装置４２０では、ｎ個のスピーカ４１６に対して、遅延回路４４７、Ｄ／Ａ変換器４６２、及びパワーアンプ４４２の各々がｎ個設けられている。
【０１２２】
次に、信号を遅延させる原理について説明する。
【０１２３】
図１４に示すように、対応する制御点からスピーカ４１６までの距離より、制御点から、タワー２６と翼２２との間の騒音発生箇所までの距離の方が短いスピーカ４１６については、スピーカ４１６からの制御音が、騒音源からの騒音に対して間に合わない。例えば、１つ目、２つ目、８つ目のスピーカ４１６からの制御音は、対応する制御点において時間的に間に合わないので、それらのスピーカ４１６からの制御音を生成するときに、上記の第１の実施の形態と同様に、１周期前の音波を用いるように、対応する遅延回路４４７で各々遅延を与える。
【０１２４】
これによって、図１５に示すように、仮想的に、１つ目、２つ目、８つ目のスピーカ４１６が、対応する制御点までの距離が制御点から騒音発生箇所までの距離より短くなるように配置される。
【０１２５】
一方、対応する制御点からスピーカ４１６までの距離より、制御点から騒音発生箇所までの距離の方が長いスピーカ４１６については、制御が間に合うため、集音した音波の信号をそのまま用いて制御する。例えば、３つ目〜７つ目のスピーカ４１６については、制御点に対して、騒音源よりスピーカ４１６が前にあるので集音した音波の信号をそのまま利用することができる。
【０１２６】
すなわち、音源発生位置を０°とした場合、９０°〜２７０°の位置にあるスピーカ４１６に対しては、集音した信号をそのまま用いて制御することが可能である。
【０１２７】
以上のように制御すると、図１５に示すように、楕円状に設置しなければ制御スピーカから放音される制御音が時間的に騒音源からの音波に間に合わないため制御できなかったものが、円状のままで制御できるようになり、水平面全体、３６０°方向に対して、騒音を低減することが可能となる。
【０１２８】
遅延時間設定部４７２は、回転数検出部７０によって検出された回転数に基づいて、騒音の発生周期Ｔを算出し、複数のスピーカ４１６の各々について、風車方向検出部５０によって検出された風車方向が、対応する制御点から当該スピーカ４１６までの距離より、制御点から騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向である場合に、算出された発生周期Ｔを遅延時間として、対応する遅延回路４４７に設定する。また、遅延時間設定部４７２は、残りのスピーカ４１６については、検出された風車方向が、制御点から騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向ではないため、遅延時間を０として、対応する遅延回路４４７に設定する。
【０１２９】
例えば、遅延時間設定部４７２には、３６０°の風車方向を、センサマイク３１４の個数分に分割し（例えば８分割し）、分割された各方向と、当該方向が風車方向となる場合に対応する制御点から騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向となるスピーカ４１６とが対応付けられている。遅延時間設定部４７２は、検出された風車方向を含む分割された方向に対応付けられたスピーカ４１６の各々に対して、発生周期Ｔを遅延回路４４７に設定し、その他のスピーカ４１６の各々に対して、遅延時間として０（遅延無し）を遅延回路４４７に設定する。
【０１３０】
逆フィルタＤＳＰ４４６には、各スピーカ４１６に対して、マイク切替部３４６から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器４５６、風車方向毎のフィルタ係数が記憶された時不変の逆フィルタ４５８、及び低減対象の所定の周波数帯域（例えば、１００Ｈｚ以下）の信号を通過させるようにフィルタリングを行うバンドパスフィルタ４６０が複数設けられている。
【０１３１】
逆フィルタ演算部４５４は、各逆フィルタ４５８について、３６０°の風車方向を例えば８分割した８方向毎にフィルタ係数を算出してメモリ（図示省略）に各々記憶させる。
【０１３２】
逆フィルタ切替部４５２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向を含む上記８方向の何れかに対応するフィルタ係数に、各逆フィルタ４５８の設定を切り替える。
【０１３３】
次に、第４の実施の形態に係る風力発電システムの動作について説明する。まず、各スピーカ４１６に対応する各制御点に制御点マイク４１８が各々設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、マイク切替部３４６によって、当該風車方向に対応するセンサマイク１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。また、逆フィルタ演算部４５４によって、各スピーカ４１６に対して、マイク切替部３４６からの音響信号と、対応する制御点マイク４１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、当該スピーカ４１６に対応する逆フィルタ４５８のメモリに記憶させる。ここで、対象のスピーカ４１６について、風車方向が、対応する制御点から騒音発生箇所までの距離の方が短くなる特定方向となる場合には、対象のスピーカ４１６に対応する遅延回路４４７に、騒音の発生周期Ｔを遅延時間として設定した状態で、逆フィルタ演算部４５４によって、当該風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、対応する逆フィルタ４５８のメモリに記憶させる。
【０１３４】
これによって、複数の逆フィルタ４５８の各々に、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数が各々記憶される。
【０１３５】
各風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数が各逆フィルタ４５８に記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０のマイク切替部３４６によって、検出された風車方向に応じて、対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて逆フィルタＤＳＰ４４６に出力する。
【０１３６】
また、逆フィルタ切替部４５２によって、逆フィルタＤＳＰ４４６の各逆フィルタ４５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。遅延時間設定部４７２によって、検出された翼２２の回転数に基づいて、発生周期Ｔを演算し、検出された風車方向に応じて、各遅延回路４４７に対して、遅延時間として発生周期Ｔ又は０（遅延無し）を設定する。
【０１３７】
そして、逆フィルタＤＳＰ４４６の各逆フィルタ４５８は、対応するＡ／Ｄ変換器４５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。
【０１３８】
各逆フィルタ４５８でフィルタリング処理された低減信号は、対応するバンドパスフィルタ４６０に各々入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、対応する遅延回路４４７に各々入力され、対応するＤ／Ａ変換器４６２に各々出力される。
【０１３９】
Ｄ／Ａ変換器４６２に各々入力されると、Ｄ／Ａ変換されて、対応するパワーアンプ４４２を介して、対応するスピーカ４１６に各々出力される。
【０１４０】
このとき、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波であり、かつ、所定の周波数帯域の音波が、制御音として複数のスピーカ４１６から、対応する制御点に向けて各々放音される。従って、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。
【０１４１】
また、風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって風車方向が検出され、マイク切替部３４６によって、変化後の風車方向に対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて、逆フィルタＤＳＰ４４６に出力する。また、逆フィルタ切替部４５２によって、逆フィルタＤＳＰ４４６の各逆フィルタ４５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を各々設定するように切り替える。遅延時間設定部４７２によって、検出された風車方向に応じて、複数の遅延回路４４７に対して遅延時間（発生周期Ｔ又は０）を各々設定する。
【０１４２】
そして、上述したように、スピーカ４１６の各々から制御音が放音され、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。
【０１４３】
以上説明したように、第４の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するセンサマイクを選択して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成し、また、風車方向が特定方向となるスピーカに対して低減信号を騒音の発生周期だけ各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。
【０１４４】
また、風車における騒音源の位置の変化に対応して騒音を低減できるため、従来の能動制御で風車からの騒音を低減する場合に比べて、スピーカを風車のタワーの近くに設置することができる。これにより、スピーカの個数が少なくて済むため、システムの規模及びコストを抑えることができる。
【０１４５】
なお、上記の実施の形態では、風車を中心に全方位に対して、騒音を低減する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、複数のエリアを含む一部の方位に対して、騒音を低減するように構成してもよい。この場合には、複数のエリアの各々に対して、スピーカ及び制御点マイクを設置し、各スピーカに対する低減信号を、それぞれの逆フィルタを用いたフィルタリング処理によって生成し、また、風車方向が特定方向となるスピーカに対する低減信号を遅延させればよい。
【０１４６】
また、上記第１の実施の形態の技術を適用して、風車のタワーの表面付近に移動可能なセンサマイクを１つだけ設けるようにしてもよい。また、上記第２の実施の形態の技術を適用して、風車のナセルから吊るされたセンサマイクを１つだけ設けるようにしてもよい。
【０１４７】
また、上記の第１の実施の形態〜第４の実施の形態では、風車の翼の回転数を検出して、騒音の発生周期を演算する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、風車の翼の回転速度を検出し、回転速度に基づいて、騒音の発生周期を演算するようにしてもよい。
【０１４８】
また、遅延回路に対して遅延時間として０又は発生周期を設定する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、風車方向に応じた騒音発生源からセンサマイクまでの距離及びスピーカから騒音発生源までの距離による音波のずれを更に考慮した遅延時間を、遅延回路に対して設定してもよい。
【０１４９】
次に、第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態〜第４の実施の形態と同様の構成となっている部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０１５０】
第５の実施の形態では、センサマイクが複数設けられている点と、スピーカが複数設けられている点と、風車を中心に全方位の騒音を低減している点とが、第１の実施の形態と主に異なっている。
【０１５１】
第５の実施の形態に係る風力発電システムでは、風車１２のタワー２６のキャットウォーク上に複数のセンサマイク３１４が設けられており、また、風車１２の翼２２より内側であって、タワー２６の表面付近に、タワー２６を囲むようにして複数のスピーカ４１６が配置されている。また、複数のセンサマイク３１４及び複数のスピーカ４１６は、騒音低減装置５２０に接続されている。
【０１５２】
何れかのスピーカ４１６に対して、風車１２の外側であって、かつ、当該スピーカ４１６の放音方向に、制御点を決定し、逆フィルタのフィルタ係数を演算するときに、その制御点に、制御点マイク１８が設置される。
【０１５３】
図１６に示すように、騒音低減装置５２０は、複数のスピーカ４１６に対して、風車方向に応じて各々設定された遅延時間だけ信号を各々遅延させる複数の遅延回路４４７、デジタル信号をアナログ信号に変換する複数のＤ／Ａ変換器４６２と、複数のＤ／Ａ変換器４６２から出力された信号を増幅して各スピーカ４１６に入力する複数のパワーアンプ４４２と、複数のセンサマイク３１４からの音響信号を各々増幅するマイクアンプ３４４と、複数のマイクアンプ３４４から出力される信号の何れかを切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力するマイク切替部３４６と、マイク切替部３４６から出力される信号に対して、逆フィルタリングをかけて低減信号を各々生成して、複数の遅延回路４４７に出力する逆フィルタＤＳＰ４６と、制御点に設置された制御点マイク１８からの音響信号を増幅するマイクアンプ４８とを備えている。
【０１５４】
また、騒音低減装置５２０は、風車方向検出部５０からの出力に基づいて、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタを各々切り替える逆フィルタ切替部５２と、マイク切替部３４６から出力された音響信号及びマイクアンプ４８からの音響信号に基づいて、制御点に対応するスピーカ４１６に対して、風車方向毎の逆フィルタのフィルタ係数を各々演算して逆フィルタＤＳＰ４６に記憶させる逆フィルタ演算部５４と、風車方向検出部５０からの出力に基づいて、複数の遅延回路４４７による遅延時間を各々演算して設定する遅延時間設定部５７２とを備えている。
【０１５５】
騒音低減装置５２０では、ｎ個のスピーカ４１６に対して、遅延回路４４７、Ｄ／Ａ変換器４６２、及びパワーアンプ４４２の各々がｎ個設けられている。
【０１５６】
次に、信号を遅延させる原理について説明する。
【０１５７】
図１７に示すように、生成された１つの低減信号に基づいて、全方位に対して騒音を低減するためには、騒音源を中心とした円状に、複数のスピーカを配置する必要がある。また、騒音源は、風車方向に応じて変化するため、風車方向に応じた騒音源を中心とした円状に、複数のスピーカを配置する必要がある。
【０１５８】
そこで、複数のスピーカ４１６が、上述した円状に仮想的に配置されるように、低減信号を各々遅延させる必要がある。風車方向の各々について、各スピーカ４１６に対する遅延時間が以下のように予め算出され、遅延時間設定部５７２に記憶される。
【０１５９】
まず、上記図１７に示すように、目視と図面による確認とで、算出対象の風車方向に応じた翼２２とタワー２６との間の騒音源の位置（特定位置）を特定する。そして、騒音源の位置から最も離れた位置にあるスピーカ４１６（図１７の５番目のスピーカ４１６）を選択し、選択されたスピーカ４１６と騒音源の位置との距離を計測する。計測された距離を、円状配列スピーカの半径Ｒとして決定する。各スピーカ４１６について仮想的な位置を、騒音源の位置を中心とした半径Ｒの円状に決定する。
【０１６０】
そして、各スピーカ４１６について、スピーカ４１６が、対応する位置に仮想的に配置されるように、遅延時間を算出する。このとき、騒音源の位置から最も離れた位置にあるスピーカ４１６に対する遅延時間は、０（遅延なし）となる。
【０１６１】
上記のように、風車方向毎に、各スピーカ４１６に対する遅延時間が予め算出され、遅延時間設定部５７２に予め記憶される。例えば、８分割された風車方向毎に、各スピーカ４１６に対する遅延時間が予め算出され、記憶される。
【０１６２】
遅延時間設定部５７２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向に応じて、対応する遅延時間を、各スピーカ４１６に対応する遅延回路４４７に設定する。
【０１６３】
逆フィルタＤＳＰ４６には、マイク切替部３４６から出力されたアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器５６、風車方向毎のフィルタ係数が記憶された時不変の逆フィルタ５８、及び低減対象の所定の周波数帯域（例えば、１００Ｈｚ以下）の信号を通過させるようにフィルタリングを行うバンドパスフィルタ６０が複数設けられている。
【０１６４】
逆フィルタ演算部５４は、逆フィルタ５８について、３６０°の風車方向を例えば８分割した８方向毎に、上記遅延時間設定部５７２により遅延回路４４７に遅延時間を設定した状態で、フィルタ係数を算出してメモリ（図示省略）に記憶させる。
【０１６５】
逆フィルタ切替部５２は、風車方向検出部５０によって検出された風車方向を含む上記８方向の何れかに対応するフィルタ係数に、逆フィルタ４５８の設定を切り替える。
【０１６６】
次に、第５の実施の形態に係る風力発電システムの動作について説明する。まず、何れかのスピーカ４１６に対応する制御点に制御点マイク１８が設置され、風車方向が８方向の各々であるときに、マイク切替部３４６によって、当該風車方向に対応するセンサマイク１４からの音響信号を増幅した信号に切り替える。また、逆フィルタ演算部５４によって、マイク切替部３４６からの音響信号と、制御点マイク１８からの音響信号とに基づいて、陽解法に従って、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。ここで、当該風車方向に応じて算出された各スピーカ４１６に対応する遅延時間が、遅延時間設定部５７２によって、各スピーカ４１６に対応する遅延回路４４７に設定された状態で、逆フィルタ演算部５４によって、当該風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数を演算し、逆フィルタ５８のメモリに記憶させる。
【０１６７】
これによって、逆フィルタ５８に、風車方向の各々に対する逆フィルタのフィルタ係数が記憶される。
【０１６８】
各風車方向に対する逆フィルタのフィルタ係数が逆フィルタ５８に記憶されると、風車方向検出部５０によって風車１２の風車方向を検出し、騒音低減装置２０のマイク切替部３４６によって、検出された風車方向に応じて、対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。
【０１６９】
また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。遅延時間設定部５７２によって、検出された風車方向に応じて、各遅延回路４４７に対して、当該風車方向に対して予め算出された遅延時間を各々設定する。
【０１７０】
そして、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８は、対応するＡ／Ｄ変換器４５６から入力されたデジタル信号と、設定されたフィルタ係数とを用いて、デジタルフィルタリング処理を行う。
【０１７１】
逆フィルタ５８でフィルタリング処理された低減信号は、バンドパスフィルタ６０に入力され、所定の周波数帯域の信号のみが通過し、通過した信号は、複数の遅延回路４４７に各々入力され、対応するＤ／Ａ変換器４６２に各々出力される。
【０１７２】
Ｄ／Ａ変換器４６２に各々入力されると、Ｄ／Ａ変換されて、対応するパワーアンプ４４２を介して、対応するスピーカ４１６に各々出力される。
【０１７３】
このとき、フィルタリング処理された信号に対応する音波、即ち、騒音の逆相波であり、かつ、所定の周波数帯域の音波が、制御音として複数のスピーカ４１６から、放音方向（風車１２と逆方向）に向けて各々放音される。従って、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。
【０１７４】
また、風向きが変わり、風車方向（翼２２の回転軸方向）が変化すると、風車方向検出部５０によって風車方向が検出され、マイク切替部３４６によって、変化後の風車方向に対応するセンサマイク３１４からの音響信号を増幅した信号に切り替えて、逆フィルタＤＳＰ４６に出力する。また、逆フィルタ切替部５２によって、逆フィルタＤＳＰ４６の逆フィルタ５８に対して、検出された風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を設定するように切り替える。遅延時間設定部５７２によって、検出された風車方向に応じて、複数の遅延回路４４７に対して、当該風車方向に応じて予め記憶された各スピーカ４１６に対する遅延時間を各々設定する。
【０１７５】
そして、上述したように、スピーカ４１６の各々から制御音が放音され、広い範囲において、風車１２の騒音源からの騒音が、スピーカ４１６からの制御音により打ち消される。
【０１７６】
次に、円状のスピーカの中心に騒音発生箇所がある場合のアクティブ騒音制御による減音量のシミュレーションを行った。シミュレーション結果を図１８（Ａ）、（Ｂ）に示す。ここでは、騒音源とスピーカ間の距離を５．７３２ｍとし、スピーカが８個の場合についてシミュレーションを行った。中心周波数２５Ｈｚについて、図１８（Ａ）に示すような、減音量のシミュレーション結果が得られ、また、中心周波数４０Ｈｚについて、図１８（Ｂ）に示すような、減音量のシミュレーション結果が得られた。制御点が一箇所であっても、３６０°方向に満遍なく減音することが可能であることがわかった。
【０１７７】
以上説明したように、第５の実施の形態に係る風力発電システムによれば、風車方向に応じて、翼とタワーとの間に位置するセンサマイクを選択して騒音を集音すると共に、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を用いて騒音を低減するための低減信号を生成し、また、風車方向に応じて、タワーと翼との間の騒音源の位置を中心とした円状の複数のスピーカに対応する位置との距離に応じた時間だけ、低減信号を各々遅延させて、制御音を複数のスピーカから放音させることにより、能動制御により騒音を低減することができるため、風力による発電効率を低下させずに、風車からの騒音を広い範囲で低減することができる。
【０１７８】
また、風車における騒音源の位置の変化に対応して騒音を低減できるため、従来の能動制御で風車からの騒音を低減する場合に比べて、スピーカを風車のタワーの近くに設置することができる。これにより、スピーカの個数が少なくて済むため、システムの規模及びコストを抑えることができる。
【０１７９】
なお、上記の実施の形態では、風車を中心に全方位に対して、騒音を低減する場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、複数のエリアを含む一部の方位に対して、騒音を低減するように構成してもよい。この場合には、複数のエリアの各々に対して、スピーカを設置し、風車方向に応じて、各スピーカに対して、低減信号を各々遅延させればよい。
【０１８０】
また、上記の第１の実施の形態における、風車の風車方向に応じてセンサマイクを移動させて騒音を集音する技術を適用してもよい。この場合には、制御点の位置に対応させて、センサマイクを１つ設ければよい。
【０１８１】
また、上記の第２の実施の形態における、センサマイクが風車方向の変化に連動して騒音を集音する技術を適用してもよい。この場合には、制御点の位置に対応させて、センサマイクを１つ設ければよい。
【０１８２】
また、上記の第１の実施の形態〜第５の実施の形態では、陽解法に代表される固定逆フィルタ法を用いて、逆フィルタのフィルタ係数を予め算出して、逆フィルタＤＳＰに記憶しておく場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳ法に代表される適応フィルタ法を用いて、逆フィルタのフィルタ係数をリアルタイムに算出するようにしてもよい。この場合には、制御点マイクを常時設定しておき、制御点マイクからの音響信号を用いて、リアルタイムに、風車方向に対応する逆フィルタのフィルタ係数を算出して、逆フィルタＤＳＰに設定するようにすればよい。
【０１８３】
また、風車における翼とタワーとの間の中間付近の特定位置が、低減対象の騒音の騒音発生源となる場合を例に説明したが、これに限定されるものではなく、風車の設計に応じて、風車の翼寄りの特定位置又はタワー寄りの特定位置を、騒音発生源としてもよい。
【符号の説明】
【０１８４】
１０、３１０  風力発電システム
１２   風車
１４、３１４  センサマイク
１６、４１６  スピーカ
１８、４１８  制御点マイク
２０、３２０、４２０、５２０  騒音低減装置
２２   翼
２４   ナセル
２６   タワー
３０   センサマイク回転用リング
３２   モータ
４２、４４２  パワーアンプ
４６、４４６  逆フィルタＤＳＰ
４７、４４７  遅延回路
５０   風車方向検出部
５２、４５２  逆フィルタ切替部
５４、４５４  逆フィルタ演算部
５７   回転制御部
５８、４５８  逆フィルタ
７０   回転数検出部
７２、４７２、５７２ 遅延時間設定部
３４６  マイク切替部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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