(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに同位相を有し、音源から３次元的に放射される音と干渉させる音を放射するための複数の付加音源と、
前記音源から放射された音が伝わる空間に設けられる音検知手段と、
この音検知手段の出力を最小にすべく前記各付加音源を制御する制御手段とを備え、
前記各付加音源と前記音検知手段とは、正三角形の各頂点に前記音源、上記付加音源、上記音検知手段がそれぞれ位置するように配置されていることを特徴とする能動消音装置。
【請求項２】
互いに同位相を有し、音源の回りに配置されて上記音源から３次元的に放射される音と干渉させる音を放射するための複数の付加音源と、
前記音源から放射された音が伝わる空間に設けられる音検知手段と、
この音検知手段の出力を最小にすべく前記付加音源を制御する制御手段とを備え、
前記音源と前記各付加音源との間の距離がそれぞれほぼ一定の値ｄに設定され、前記各付加音源と前記音検出手段との間の距離がそれぞれほぼ一定の値ｈに設定され、かつ前記音源と前記音検出手段との間の距離が、前記値ｈと等しく設定されていることを特徴とする能動消音装置。
【請求項３】
前記音源と前記各付加音源との間の距離ｄと前記各付加音源と前記音検出手段との間の距離ｈとは、ｄ＜ｈの関係を満たしていることを特徴とする請求項２に記載の能動消音装置。
【請求項４】
音源の両側等距離位置に、音源の振動面を通る線上に振動面を位置させて配置され、上記音源から３次元的に放射される音と干渉させる音を放射するための同期制御可能な２個の付加音源と、前記音源の振動面を通る前記線上に配置された音検知手段と、この音検知手段の出力を最小にすべく前記各付加音源を制御する制御手段とを具備してなることを特徴とする能動消音装置。
【請求項５】
前記各付加音源には、音響パワーを所定の領域まで案内して放射させる案内手段が付設されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の能動消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、音源から３次元的に伝播しようとする音響パワーそのものをアクティブに低減できる能動消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種の機器やダクトの開口部から放射される騒音は、生活環境や職場環境等を悪化させる場合が多い。このため、種々の消音対策が採られている。
【０００３】
最も一般的には、図３３に示すように、騒音を発生する機器８を筐体４内に収容するとともに、筐体４の開口部を遮音材５で蓋するパッシブな手法が採用されている。しかし、この方法では機器８で発生した熱を如何にして外部に排出するかが問題となる。
【０００４】
このようなことから、最近では図３４に示すように、アクティブな手法も採用されている。すなわち、この手法では筐体４の開口部に付加音源であるピーカ９を設置するとともに評価用マイク１０を設け、評価用マイク１０の近傍での騒音ができるだけ小さくなるようにスピーカ９を制御している。
【０００５】
一方、ダクトの開口部から放射される騒音をアクティブな手法で消音するシステムとしては、図３５に示すような能動消音装置が知られている。
【０００６】
すなわち、空調ダクト６のようなものでは、音が１次元的に伝播している場合が多いので、音源８から伝播してくる音と逆相の音をスピーカ９から放射させ、干渉させて音圧を零とする。音圧零の点ができると音は音響インピーダンスの違いからその点で反射され、開口部側には伝播しなくなる。音圧零の点ができたかどうかはスピーカ９より下流位置に設置した評価用マイク１０で評価する。すなわち、評価用マイク１０の設置位置で音圧が零になるように消音制御器１１の制御係数を決定している。なお、音源８が発生している音響を検出するには検知マイク１２が使われる。
【０００７】
音圧が零に近づくように自動的に制御係数を決定する手法は「適応制御システム」と呼ばれ、音が１次元的に伝播するダクト構造に対する能動消音システムではよく使われている。このように、音が１次元的に伝播する場合は音圧零の点を作って音を反射させれば、それより下流側には伝播せず、目的を達成することができる。
【０００８】
ところで、図３４および図３５に示される能動消音装置では、筐体内やダクト内にスピーカや評価用マイクを取付ける必要がある。しかし、既存の設備や熱的に厳しい条件下におかれているガスタービンの排気ダクトのようなものでは、内部にスピーカや評価用マイクを取付けることができない。
【０００９】
そこで、このような設備に対しては、たとえば排気ダクトの開口部より外側にスピーカや評価用マイクを取付けて能動消音を実施することが考えられる。
【００１０】
しかしながら、この場合には、消音対象が１次元的に伝播する音ではなく、開口部を音源として開放空間に３次元的に伝播する音が消音対象となる。このため、評価用マイクの位置において音を零にしても、必ずしも全体としての騒音を低減することにはならない。たとえば、図３６に示すように、評価点１３を設定したとする。この評価点１３で音圧を零にするように制御係数を決定しても、評価点以外の箇所では音圧を零にはできないので、全体としての音響パワーを最小にはできない。
【００１１】
このように、従来の能動消音装置にあっては、音源から３次元的に伝播する音に対しては局部的にしか消音できず、全体に亘って騒音を低減できない問題があった。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上述の如く、従来の能動消音装置にあっては、音が１次元的に伝播する条件下では良好な消音効果が得られるが、音源から３次元的に伝播する音に対しては良好に消音できない問題があった。
【００１３】
そこで本発明は、音源から３次元的に伝播しようとする音響パワーそのものをアクティブに低減できる能動消音装置を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の一つの例に係る能動消音装置では、音源から３次元的に放射される音と干渉させる音を放射するための複数の付加音源と、前記音源から放射された音が伝わる空間に設けられる音検知手段と、この音検知手段の出力を最小にすべく前記各付加音源を制御する制御手段とを備え、前記各付加音源と前記音検知手段とは、正三角形の各頂点に前記音源、上記付加音源、上記音検知手段がそれぞれ位置するように配置されていることを特徴としている。
【００１５】
【作用】
本発明の一つの例に係る能動消音装置では、付加音源を複数、たとえば２個設けるとともに、これら付加音源と音検知手段と音源との関係位置に配慮がなされている。
【００１６】
今、図１に示すように１個の音源Ｐに対してＮ個の付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  ，…ＳＮ  を付加することで全体の音響パワ―を低下させることを考える。
【００１７】
付加後の全音響パワ―Ｗａｌｌ  は次式となる。
【００１８】
【数１】
0003634406.tif 000002
ただし、Ｎ＋１個の音源はすべて音響の分野でいうところの呼吸球、すなわちモノポ―ル音源とする。（１）  式において、Ｒｉｊは放射抵抗、Ｖｉ  、θｉ  は音源ｉの振動速度、位相を表す。
【００１９】
音源ｉの音の強さ、すなわち体積速度をＡｉ  とすると、
Ａｉ  ＝４  πｒｉ  ２  ｜Ｖｉ  ｜    （ｒｉ  ：振動半径）          …（２）
であることから、全音響パワ―Ｗａｌｌ  は、各音源の体積速度（振幅）と位相により変化することが判る。
【００２０】
そこで、空間内に設置した音検知手段（評価用マイク）で音源の合成音を検出し、この音検知手段での音圧を最小にするような制御を行い、各付加音源の体積速度と位相を変化させる。
【００２１】
制御後の体積速度と位相は以下の（３）  式、（４）  式、（５）  式によって決定されるので、図２に示すように、音源Ｐの周囲全体の音響パワ―を低減させるには音検知手段Ｍおよび各付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  ，…ＳＮ  の配置が重要であることが判る。
【００２２】
【数２】
0003634406.tif 000003
ただし、ρ：空気密度、ω：角振動数、ｈｉ  ：ｉ番目の付加音源から音検出手段Ｍまでの距離、ｋ：波数、θｉ  ：ｉ板目の付加音源の位相、θ１  ：音源Ｐの位相である。
【００２３】
そこで、図３に示すように、２個の付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  を設けた場合について考えて見る。
【００２４】
今、２つの付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  が同位相で、音源Ｐから等距離に配置されている条件のもとでは、音源Ｐに対する付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  の位相θと体積速度比α（Ａ２  ／Ａ１  ）とは以下の式で表される。
【００２５】
【数３】
0003634406.tif 000004
したがって、制御後の音響パワ―低下量η（ｄＢ）は次式となる。
【００２６】
【数４】
0003634406.tif 000005
本発明の一つの例に係る能動消音装置では、たとえば図４（ａ）  に示すように、正三角形の各頂点に音源Ｐ、付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  、音検知手段Ｍがそれぞれ位置するように配置しているので、上述した制御を行うと、（６）  式および（７）  式から音源Ｐに対する付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  の位相が１８０度、体積速度比が１／２に近づき、音源Ｐから涌き出した流体と同じ量だけ付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  で吸い込ませることができ、音源Ｐから放射される音響パワ―そのものを最小にできることになる。
【００２７】
なお、図４（ｂ）  に示すように、音源Ｐの両側に付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  を配置するとともに、音源Ｐから十分離れ、かつ付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  から等距離位置に音検出手段Ｍを配置すると、音源Ｐから音検出手段Ｍまでの距離ｈ１  と付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  から音検出手段Ｍまでの距離ｈ２  ，ｈ３  との差が零に近付くので、（６）  式および（７）  式における（ｈ１  −ｈ２  ）および（ｈ１  −ｈ３  ）の項を零に近付けることができる。したがって、この場合も上述した制御を行うと、音源Ｐに対する付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  の位相が１８０度、体積速度比が１／２に近づき、音源Ｐから涌き出した流体と同じ量だけ付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  で吸い込ませることができ、音源Ｐから放射される音響パワ―そのものを十分に低減できる。
【００２８】
さらに、実験によると、図４（ｃ）  に示すように、音源Ｐの両側で、音源Ｐを通る線上に音源Ｐから距離ｄだけ離して付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  を配置するとともに、同じ線上で音源Ｐからｘ＝０．６  ｄだけ離れた位置やｘ＞ｄの位置に音検出手段Ｍを配置して上述した制御を行なっても音源Ｐから放射される音響パワ―そのものを低減できる。
【００２９】
また、図４（ａ）  ，（ｂ）  ，（ｃ）  の場合、後述するように、音源Ｐと付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  との間の距離ｄが小さいほど効果的である。したがって、付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  が大きい場合や、熱などの影響で付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  を音源Ｐに近付けることができない場合には、付加音源Ｓ１  ，Ｓ２  から放射された音をダクトやカバー等の案内手段で絞りながら案内し、放射口を音源Ｐに近付けることによって距離ｄを小さくすることが有効である。
【００３０】
【実施例】
以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
【００３１】
図５には本発明の第１の実施例に係る能動消音装置が示されている。
【００３２】
この能動消音装置は、適応制御方式を採用したもので、筐体２１内の制御対象機器２２の騒音と相関のある信号を検出して制御系への入力信号とするセンシング部２３と、制御系の制御係数を時々刻々適応的に算出する制御係数算出部（Ａ−ＦＩＲ）２４と、算出された制御係数と入力信号との積和演算を行いその結果を出力する制御係数積和演算部（ＦＩＲ）２５と、筐体２１の開口部２９を挟むように筐体外に配置され制御係数積和演算部２５の出力を入力信号として開口部２９から外部にむけて３次元的に放射される騒音と干渉する音を発生する２つのスピーカからなる付加音源２６ａ，２６ｂと、開口部２９から放射される音と付加音源２６ａ，２６ｂから放射される音との和を検出して誤差信号とみなす誤差信号検出器としての評価用マイク２７とから構成されている。この例では、制御係数演算部２４と制御積和演算部２５とで制御系２８が構成されている。
【００３３】
図５に示す装置では、評価用マイク２７と、音源と見なされる開口部２９（以後、音源２９と呼ぶ場合もある）の中心と、各付加音源２６ａ，２６ｂの振動面とが音源２９の振動面前方に描かれる正三角形の頂点に位置するように設定されている。そして、評価用マイク２７の出力が最小となるように制御系２８で各付加音源２６ａ，２６ｂが制御される。
【００３４】
各構成部材をこのような配置にすると、（６）  式および（７）  式から音源２９に対する付加音源２６ａ，２６ｂの位相が１８０度、体積速度比が１／２に近づき、音源２９から涌き出した流体と同じ量だけ付加音源２６ａ，２６ｂで吸い込ませることができ、音源２９から３次元的に放射される音響パワ―そのものを最小に抑えることができる。
【００３５】
なお、図６に示す第２の実施例のように、機器２２を開放空間に置くときは、開口部２９の代わりに機器２２の振動面が位置するように配置することによって図５の場合と同様の効果を得ることができる。図５および図６において、上述した条件を満たせば、付加音源は２個に限られるものではない。
【００３６】
次に、図７を参照して第３の実施例について説明する。
【００３７】
この第３の実施例に係る装置では、付加音源２６ａ，２６ｂの振動面を筐体２１の開口部２９の両側で、開口部２９と同じ面上に位置させている。そして、評価用マイク２７を２つの付加音源２６ａ，２６ｂの振動面から等距離に、かつ騒音と相関のある信号を検出できる範囲で音源である開口部２９からできるだけ離れた位置に配置している。
【００３８】
各構成部材をこのような配置にすると、評価用マイク２７を開口部２９、つまり音源２９から離せば離すほど、図２および図３を用いて説明した（ｈ１  −ｈ２  ）、（ｈ１  −ｈ３  ）の差がなくなり、（６）  式および（７）  式から判るように、音源２９に対して付加音源２６ａ，２６ｂの位相が１８０度ずれるので、前記実施例と同様に全音響パワーを低減できる。
【００３９】
なお、図８に示す第４の実施例のように、機器２２を開放空間に置くときは、筐体の開口部２９の代わりに機器２２の振動面が位置するように配置すれば上記装置の場合と同様の効果を得ることができる。
【００４０】
また、図９に示す第５の実施例のように、一方の付加音源２６ａには制御係数算出部２４ａおよび制御係数積和演算部２５ａの回路を接続し、他方の付加音源２６ｂには制御係数算出部２４ｂおよび制御係数積和演算部２５ｂの回路を接続し、このような制御系２８により各付加音源２６ａ，２６ｂをそれぞれ別個独立に制御するようにしてもよい。
【００４１】
また、図１０に示す第６の実施例のように、付加音源２６ｂと筐体２１の開口部２９との間に評価用マイク２７を配置してもよい。特に、評価用マイク２７を配置する位置は、図１１に示すパワー分布図のうちパワーの最も低いマイナス１０ｄＢの等高線が横軸と交わる位置が最適である。
【００４２】
この最適位置は、発明者らの検討によると付加音源までの距離をｄとした場合に、約０．６ｄだけ離れた位置が該当する。なお、図１１に示す例は、音源である開口部２９から付加音源２６ａ，２６ｂまでの距離ｄが０．３  ｍの場合であり、評価用マイク２７の最適位置は０．１８ｍ（＝０．３  ｍ×０．６  ）となる。したがって、評価用マイク２７を一方の付加音源２６ｂ（２６ａ）と音源２９との間に設ける場合は、音源２９から０．１８ｍ離れた付近に評価用マイク２７を配置するのがよい。
【００４３】
このように評価用マイク２７を付加音源２６ａ，２６ｂの振動面および音源２９（筐体の開口部）の振動面と同一面内に設けても同様に能動消音することができる。
【００４４】
図１１および図１２を参照しながら、上記配置の装置であっても能動消音することが可能になる理由について説明する。
【００４５】
図１１および図１２は、横軸および縦軸に音の放射源からの距離をそれぞれとり、図１１では図５，図７，図１０に示す同期制御タイプ装置のパワー分布特性を示し、図１２では図１０に示す独立制御タイプ装置のパワー分布特性を示す。すなわち、図１１および図１２は、上記各タイプの装置において、周波数２００Ｈｚ  の条件下での音響パワー低下量をそれぞれ測定し、その結果のパワー変化量等高線を２ｄＢ  の間隔で表示したものである。
【００４６】
両図から明らかなように、音源２９から評価用マイク２７を離せば離すほどパワーが減少し、消音効果が増す。また、図１１から明らかなように、付加音源２６ｂの振動面と音源２９の振動面とで挟まれた領域においても−１０ｄＢ〜０ｄＢ  となる部分が存在し、図１０に示すような評価用マイクの置きかたによって消音効果を得ることができる。
【００４７】
一方、図１２から明らかなように、付加音源２６ｂの振動面と音源２９の振動面とで挟まれた領域には０ｄＢ  以下となる部分が存在しないので、図１０に示すような評価用マイク２７の置きかたによって消音効果を得ることはできない。したがって、図１０に示す配置の装置は、同期制御の場合にのみに消音可能であり、独立制御の場合には消音することができない。
【００４８】
図１３には本発明の第７の実施例に係る能動消音装置が示されている。
【００４９】
なお、この図では図５と同一部分が同一符号で示してある。したがって、重複する部分の詳しい説明は省略する。
【００５０】
この実施例は、機器２２で発生した騒音がダクト３０の開口部３１から３次元的に放射される系を対象にし、開口部３１から放射される音響パワーを低減させる例である。したがって、この系では結果的に開口部３１が音源となるので、以後の説明では開口部３１を音源と呼ぶ場合もある。
【００５１】
先に図５〜図９を用いて説明した例では、音源３１の両側に付加音源２６ａ，２６ｂを配置し、音源３１の振動面の前方に評価用マイク２７を配置しているが、この例では、図１４にも示すように音源３１の振動面の延長面上に付加音源２６ａ，２６ｂの振動面および評価用マイク２７を位置させている。
【００５２】
そして、この例においては、図１４に示すように、ダクト３０の半径方向外側で、評価用マイク２７の中心と、音源３１（ダクト出口）の振動面の中心３２と、各付加音源２６ａ，２６ｂの振動面の中心とが正三角形の頂点にそれぞれ位置するように関係づけられている。
【００５３】
各構成部材をこのような配置にすると、図５の例と同様に、音源３１（ダクト出口）から湧き出した流体と同じ量だけ付加音源２６ａ，２６ｂで吸い込ませることができ、音源３１から放射される騒音の音響パワ―を最小にできる。
【００５４】
この配置における消音効果を図１５を用いて説明する。
【００５５】
図１５（ａ）  は音源３１と付加音源２６ａ，２６ｂと間の距離をｄ＝０．３  ｍに固定した状態で、評価用マイク２７の位置による音響パワ―の低下量と周波数の関係を示している。図１５（ａ）  の横軸は評価用マイク２７の位置を表す。音源３１を原点にとり、単位はメ―トルである。ダクト出口によって構成される音源３１はモノポ―ル音源となることから、ダクト出口の中心３２が原点となる。また、縦軸は周波数を表す。そして、図中の等高線の数値は音響パワ―の低下量を示す。
【００５６】
この図１５（ａ）  から判るように、音源から０．３  ｍ離れた位置でパワ―が最も低下している。ちなみに、計算よるとこの場合、１０Ｈｚで約４０ｄＢ，５０Ｈｚで約２２ｄＢ，１００Ｈｚ  で約１７ｄＢ，２００Ｈｚ  で約１０ｄＢの低減効果がある。評価用マイク２７を音源と付加音源２６ａ，２６ｂとの間の距離ｄ以上離して設置した場合では、１０〜４０Ｈｚ程度の低周波では良好な消音効果が得られないが、５０Ｈｚでは約１５ｄＢもの効果が得られることが判る。
【００５７】
音源と付加音源との間の距離ｄを小さくするほど消音効果が向上する。
【００５８】
図１６（ａ）  にはｄ＝０．１６ｍのときの音響パワ―の低下量分布を示す。
【００５９】
この図から、評価用マイク２７と音源３１（ダクト出口）と各付加音源２６ａ，２６ｂの振動面とを正三角形の頂点にそれぞれ配置する構成では、ｄを小さくするほど、４０Ｈｚ以下の低周波から７００Ｈｚ  程度の高周波域まで音響パワーを低下させることができ、消音可能な周波数範囲を広げることが可能となる。
【００６０】
なお、図１７に示す第８の実施例のように、付加音源２６ａ，２６ｂを音源３１（ダクト出口）の両側に配置し、評価用マイク２７を２つの付加音源２６ａ，２６ｂの振動面から等距離に置き、かつ騒音と相関のある信号を検出できる範囲で、音源３１からできるだけ離すように設置すると、図７および図８に示した例と同様に、図２および図３を用いて説明した（ｈ１  −ｈ２  ）、（ｈ１  −ｈ３  ）の差がなくなり、（６）  式および（７）  式から判るように、音源３１に対して付加音源２６ａ，２６ｂの位相が１８０度ずれ、体積速度比が１／２に近づくので、ダクト出口から放射される騒音の全音響パワーを低減できる。この場合も、音源３１と付加音源２６ａ，２６ｂとの間の距離ｄを小さくするほど効果が大きくなる。
【００６１】
上記のように音源３１と付加音源２６ａ，２６ｂとの間の距離ｄを小さくするほど大きな効果が得られるが、たとえばタービンの排ガス路のようなダクト構成の場合には、ダクトが高温であるため付加音源２６ａ，２６ｂをダクトに近付けることができない。また、付加音源２６ａ，２６ｂの寸法が大きい場合も同様なことがいえる。
【００６２】
図１８および図１９には上述した問題を解決した第９の実施例が示されている。
【００６３】
これらの図では図１３と同一部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の説明は省略する。
【００６４】
この例では、付加音源２６ａ，２６ｂから放射された音を案内路を構成するカバー部材３３ａ，３３ｂで絞り、この絞られた音をダクト出口３１に近接した位置から放射させるようにしている。
【００６５】
したがって、カバー部材３３ａ，３３ｂを設けることによって、付加音源２６ａ，２６ｂの振動面中心位置３４から音源３１の中心３２までの距離ｄ１  に比べて、実際の放射面中心位置３５から音源３１の中心３２までの距離ｄ２  （ｄ２  ＜ｄ１  ）を短くすることが可能となり、付加音源の大きさを変更させることなしに、またダクト３０が高温の場合であっても、良好な消音効果を得ることが可能となる。
【００６６】
図２０および図２１には、本発明の第１０の実施例に係る能動消音装置が示されている。
【００６７】
これらの図では図１３と同一部分が同一符号で示されている。したがって、重複する部分の説明は省略する。
【００６８】
この実施例ではダクト３０の半径方向外側で、音源３１（ダクト出口）の振動面を通る線上に、音源３１を挟むように付加音源２６ａ，２６ｂを配置するとともに、上記線上に評価用マイク２７を配置している。この例では、特に音源３１の中心３２と付加音源２６ａ、２６ｂとの間の距離をｄとしたとき、音源３１の中心３２からｘ＝０．６ｄだけ離れた位置に評価用マイク２７を配置している。
【００６９】
この配置における消音効果を図２２，図２３により説明する。
【００７０】
図２２は音源３１の中心３２と付加音源２６ａ，２６ｂとの間の距離を０．２２ｍに固定させた状態での評価用マイク２７の位置による音響パワ―の低下量と周波数との関係を示す。図２３は横軸が評価用マイクの位置を示し、縦軸が周波数を示している。音源３１の中心３２（ダクト出口の中心）を原点にとっている。そして、図中の等高線の数値は音響パワ―の低下量を示す。
【００７１】
評価用マイク２７の設置範囲を付加音源２６ａの内側（Ｘ＜ｄ：但し、Ｘは音源中心から評価用マイクまでの距離）とした場合、この範囲では図２４に示すように評価用マイク位置のわずかな違いにより位相、体積速度の変化が大きくなることから、位相が１８０度に、体積速度比が１／２に近づく状態は得られにくく、音響パワ―の変化も大きくなる。したがって、音響パワ―を大幅に低下させるための評価用マイク設置範囲はＸ／ｄ＝０．６  （０．１３ｍ）と狭くなる。しかし、うまくこの位置に評価用マイクを設置できれば、高周波帯域（Ｃ／２ｄ）Ｈｚまで消音が可能となる。ちなみに、１００Ｈｚ  では約２２ｄＢ低下する。
【００７２】
これに対して図２８に示すように、評価用マイク設置範囲を付加音源２６ａより外側（Ｘ＞ｄ）とした場合、消音周波数は低周波帯域に限られるが、図２４に示すように評価用マイク２７を音源から離すほど、付加音源の位相が１８０度に、また図２５に示すように体積速度比が１／２に近づくことから音響パワ―が低下し、位相、体積速度の変化量もゆるやかであることから、安定した消音効果が得られ、評価用マイク２７の設置範囲を広くできることになる。
【００７３】
図２６および図２７は音源（ダクト出口）から付加音源までの距離ｄを変えたときの評価用マイク位置の違いによる音響パワ―低下量の計算結果（音響パワ―が増加する領域は示していない。）であるが、ｄが小さくなるとパワ―低下量が大きくなり消音する周波数範囲も広がり、消音効果が向上することが判る。
【００７４】
そこで、図１８の場合と同様に、図２９および図３０に示す第１１の実施例のように、付加音源２６ａ，２６ｂの周囲に案内路を構成するカバ―部材３３ａ，３３ｂを設置することにより、付加音源２６ａ，２６ｂの放射面中心３４をカバ―部材３３ａ，３３ｂの出口３５に変えることにより、音源３１（ダクト出口）から付加音源放射面中心までの距離を短くすることが可能となり、消音効果をより向上させることが可能となる。
【００７５】
図３１および図３２には、図２９および図３０に示す能動消音装置についての消音効果の実測例が示されている。
【００７６】
実験に用いたダクトは内径２５０  ｍｍ、長さ１５６０ｍｍである。ダクトの最奥部に設置された音源用スピ―カからランダム音（〜１ｋＨｚ）を出力し、ダクト出口から３次元空間に放射される音に対して能動消音を実施した。ダクト出口をモノポ―ル音源の中心と仮定し、ダクト出口から半径方向両側にｄ＝０．２２ｍ（ｄ＝０．３  ｍ）離れた位置に付加音源であるアクティブスピ―カをそれぞれ設置し、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘアルゴリズの適応制御を行った。消音効果は評価用マイクの音圧が十分に低下した後に、周囲に設置したモニタマイクの平均音圧レベル差で評価した。最適配置で効果があることを確認するため、評価用マイクをダクト出口とアクティブスピ―カを結ぶ線上に移動させ、制御前後の低減効果を測定した。
【００７７】
図３１はダクト出口から付加音源までの距離ｄが０．２２ｍの場合、図３２は距離ｄが０．３  ｍの場合である。両者を比較すると最適配置（Ｘ／ｄ＝０．６  ）では距離ｄが小さいほうが、音圧の低下量も大きく、高い周波数まで低下していることが判る。１００  〜５００  Ｈｚバンドの結果で比較するとｄ＝０．２２ｍのときは約６ｄＢ  、ｄ＝０．３  ｍのときは約３ｄＢ  低下した。
【００７８】
一方、評価用マイク２７をアクティブスピ―カの外側（Ｘ＞ｄ）に設置したときも同様に、計算上低下する１００  〜２００Ｈｚ  バンドの低周波帯域（〜２００Ｈｚ  ）では実測値も低下しており、ｄ＝０．２２ｍの方が低下量も大きい結果を得た。
【００７９】
これにより、ここに提案した能動消音装置の有効性を確認するとともに、ダクト出口から付加音源の放射面までの距離ｄを小さくすることで、消音効果を向上させることができることを確認できた。
【００８０】
なお、上述した各実施例では、付加音源を２個用いているが、１つの音源に対して付加音源を２個以上のＮ個用い、１本の評価用マイクで適応制御を行うときにおいても本手法は有効である。
【００８１】
すなわち、図１に示したように、音源Ｐの吹出し体積速度をＡとすると、音源Ｐに対して１８０度（逆相）で、かつ吸い込み体積速度がＡ／Ｎとなるようにそれぞれの付加音源を制御すれば、音源Ｐから吹出した流体と同じ量だけＮ個の付加音源で吸い込むことができ、音響パワーを最小にすることができる。
【００８２】
Ａ＝Ｎ・Ａ／Ｎ    （Ｎ＝１，２，３，…）
１つの音源に対してＮ個の付加音源を付加することで、全体の音響パワーは、（１）  式のようになる。また、音源ｉの体積速度Ａｉは（２）  式のようになり、１本の評価用マイクで音源の合成音を検出し、この評価用マイクでの音圧を最小にするように制御を行い、付加音源の吸い込み体積速度と位相を変化させる。
【００８３】
制御後の体積速度と位相は、（３）  式〜（５）  式で示され、音響パワーを低減させるには評価用マイク、付加音源等の配置が重要となる。
【００８４】
（３）  式〜（５）  式から、評価用マイクおよび付加音源の配置の仕方により、適応制御後の付加音源の位相と体積速度とが決められるので、（１）  式にそれぞれの位相、体積速度を代入することで、この配置における全音響パワーが決定される。言いかえると、全音響パワーは評価用マイクおよび付加音源の位置の関数になることから、これらの設置方法をかえることで、全音響パワーをコントロールできることになる。
【００８５】
この原理に基づき、Ｎ個の付加音源の位相が１８０度で、かつＡ／Ｎの吸い込み体積速度になるように評価用マイクおよび付加音源を配置することで、適応制御により騒音源の音響パワーを最小にでき、周囲全体を消音することが可能となる。
【００８６】
なお、騒音源に対して位相が逆相で、かつＡ／Ｎの吸い込み体積速度となるように個々の付加音源を配置しなくても、騒音源の吹出し体積速度Ａに対して付加音源の吸い込み体積速度の総和がＡとなるように評価用マイクおよび付加音源を配置することで、騒音源の音響パワーを最小にできる。
【００８７】
【発明の効果】
以上の説明したように、本発明によれば評価マイクの位置で音圧を零にするように決定された制御係数で同時に音源の音響パワーを最小にする制御が可能となり、音源から３次元的に伝播しようとする音響パワーそのものをアクティブに低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の原理を説明するため図
【図２】本発明装置の原理を説明するため図
【図３】本発明装置の原理を説明するため図
【図４】本発明装置の原理を説明するため図
【図５】本発明の第１の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図６】本発明の第２の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図７】本発明の第３の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図８】本発明の第４の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図９】本発明の第５の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図１０】本発明の第６の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図１１】音の放射源を原点にとって近傍領域における音響パワーの分布状態を示すパワー分布特性図
【図１２】音の放射源を原点にとって近傍領域における音響パワーの分布状態を示すパワー分布特性図
【図１３】本発明の第７の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図１４】図１３においてＨ−Ｈ線に沿って矢印方向に見た概略図
【図１５】同実施例においてｄ＝０．３  ｍに設定したときの評価用マイク位置の違いによる消音効果の違いを示す図
【図１６】同実施例においてｄ＝０．１６ｍに設定したときの評価用マイク位置の違いによる消音効果の違いを示す図
【図１７】本発明の第８の実施例に係る能動消音装置の要部配置図
【図１８】本発明の第９の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図１９】図１８においてＩ−Ｉ線に沿って矢印方向に見た概略図
【図２０】本発明の第１０の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図２１】図２０においてＪ−Ｊ線に沿って矢印方向に見た概略図
【図２２】同実施例において評価用マイク位置の違いによる消音効果の違いを示す図
【図２３】同実施例において評価用マイク位置の違いによる消音効果の違いを示す図
【図２４】同実施例において評価用マイク位置の違いによる音源に対する位相特性を示す図
【図２５】同実施例において評価用マイク位置の違いによる体積速度比特性を示す図
【図２６】同実施例においてｄ＝０．２２ｍに設定したときの評価用マイク位置の違いによる消音効果の違いを示す図
【図２７】同実施例においてｄ＝０．３  ｍに設定したときの評価用マイク位置の違いによる消音効果の違いを示す図
【図２８】本発明の第１１の実施例に係る能動消音装置の要部配置図
【図２９】本発明の第１２の実施例に係る能動消音装置のブロック構成図
【図３０】図２９においてＫ−Ｋ線に沿って矢印方向に見た概略図
【図３１】図２０および図２８に示す装置の評価用マイク位置の違いによる消音効果の実測値を示す図
【図３２】図２０および図２８に示す装置の評価用マイク位置の違いによる消音効果の実測値を示す図
【図３３】従来のパッシブな消音処理の説明図
【図３４】従来の能動消音装置の一例を示す図
【図３５】従来の能動消音装置の別の例を示すブロック構成図
【図３６】従来の能動消音装置における不具合例の説明図
【符号の説明】
２１…制御対象機器              ２２…センシング部
２３…制御係数算出部            ２４…制御係数積和演算部（Ａ−ＦＩＲ）
２５…付加音源部（ＦＩＲ）      ２６ａ，２６ｂ…付加音源
２７…音検出手段としての評価用マイク      ２８…制御系
３０…ダクト                    ３１…ダクト開口部（音源）
３２…音源の中心                ３３ａ，３３ｂ…カバー部材
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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