(57)【要約】【課題】柱上変圧器の騒音を低減させるために適した能動型消音装置を提供する。【解決手段】柱上変圧器１を覆うトンネル状のカバー体５と、カバー体５の一方の開口領域５ａに、振動放射面をカバー体５の内部に向けて配置された消音スピーカ２と、柱上変圧器１の電線路から電磁誘導によって誘導電流を参照信号として取得する参照信号取得部３と、カバー体５の他方の開口領域に配置される誤差マイク４と、参照信号に基づいて騒音と逆位相となる音を消音スピーカ２から放射させるためのスピーカ駆動信号を生成するとともに、誤差マイク４からの検出信号に基づいてスピーカ駆動信号を騒音の低減のために最適化する電子制御ユニット６が備えられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱上変圧器の騒音を低減させる能動型消音装置であって、
前記柱上変圧器を覆うトンネル状のカバー体と、
前記カバー体の一方の開口領域に、振動放射面を前記カバー体の内部に向けて配置された消音スピーカと、
前記柱上変圧器の電線路から電磁誘導によって誘導電流を参照信号として取得する参照信号取得部と、
前記カバー体の他方の開口領域に配置される誤差マイクと、
前記参照信号取得部から入力した前記参照信号に基づいて前記騒音と逆位相となる音を前記消音スピーカから放射させるためのスピーカ駆動信号を生成するとともに、前記誤差マイクからの検出信号に基づいて前記スピーカ駆動信号を前記騒音の低減のために最適化する電子制御ユニットと、
を備えた能動型消音装置。
【請求項２】
前記カバー体は鉛直方向に延び、前記消音スピーカは上端開口領域を塞ぐように配置され、前記誤差マイクは前記カバー体によって覆われるように下端開口領域に配置されている請求項１に記載の能動型消音装置。
【請求項３】
前記参照信号取得部は、前記柱上変圧器の高電圧電線路から前記参照信号を取得する請求項１または２に記載の能動型消音装置。
【請求項４】
前記参照信号取得部は、前記柱上変圧器の鉄心から前記参照信号を取得する請求項１または２に記載の能動型消音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱上変圧器の騒音を低減させる能動型消音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電柱に取り付けられた柱上変圧器から、「ブーン」という低いうなり音が発生することがある。この騒音の主な原因は、鉄心の磁気ひずみ現象により鉄心が伸縮振動し、鉄心の継目で発生する低い振動音である。この騒音に対する住民等の苦情が出ても、電力供給を止めるわけにはいかないし、電柱に取り付けられているというスペース的な条件及び変圧器から生じる熱を放出しなければなりないという条件から、防音カバーで密閉することも困難である。
【０００３】
完全密閉といったパッシブな防音対策の代案として、騒音源から出る音と逆位相の音をスピーカから出すことによって騒音レベルを低減させる能動型消音システムが知られている。例えば、特許文献１には、空調室外機などの騒音源からの騒音を低減するために、第１マイクと、第２マイクと、スピーカと、消音制御モジュールと、適応制御部と、増幅器とを備えた能動型消音システムが記載されている。第１マイクは騒音源の近傍に配設され、騒音源からの騒音を検出する。消音制御モジュールは、適応制御部により決定されたフィルタ係数を用いた騒音制御フィルタの働きで第１マイクの検出信号から騒音を低減するための騒音低減信号を生成して２つのスピーカに供給する。その際、２つのスピーカは、騒音源の近傍に騒音源を挟む位置関係で、騒音源から発生する騒音の伝播方向に向けて配置されている。なお、第２マイクは、騒音を確実に低減したい位置に配置し、消音制御のエラー検出デバイスとして機能し、第２マイクによって検出された検出信号は適応制御５に供給される。第１マイクは、騒音源からの騒音を検出する騒音検出手段として機能するので、騒音源から周囲の空間に放出される騒音を正確に検出する必要がある。しかしながら、騒音源が柱上変圧器のように野外に、しかも風雨に吹き晒されているような場合、風の音や周囲環境の音を拾ってしまうので、騒音を正確に検出することが困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１‐４３６３６号公報（段落番号〔００２０−００６１〕、図１、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記実情に鑑み、柱上変圧器の騒音を低減させるために適した能動型消音装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による、柱上変圧器の騒音を低減させる能動型消音装置は、前記柱上変圧器を覆うトンネル状のカバー体と、前記カバー体の一方の開口領域に、振動放射面を前記カバー体の内部に向けて配置された消音スピーカと、前記柱上変圧器の電線路から電磁誘導によって誘導電流を参照信号として取得する参照信号取得部と、前記カバー体の他方の開口領域に配置される誤差マイクと、前記参照信号取得部から入力した前記参照信号に基づいて前記騒音と逆位相となる音を前記消音スピーカから放射させるためのスピーカ駆動信号を生成するとともに、前記誤差マイクからの検出信号に基づいて前記スピーカ駆動信号を前記騒音の低減のために最適化する電子制御ユニットとを備えている。
【０００７】
この構成によれば、参照信号として、騒音の原因となる鉄心の磁気ひずみ現象を引き起こす電気を流している柱上変圧器の電線路から、電磁誘導によって取得する誘導電流を用いるので、参照マイクから検出した参照信号のように風音や環境音によるノイズが混入することが回避される。また、トンネル状のカバー体を設けることにより、柱上変圧器からの騒音がカバー体の開口領域に伝播するので、騒音伝播方向が限定される。そしてその両側の開口領域のそれぞれに、消音スピーカと誤差マイクを配置することで、効果的な能動型消音が可能となる。
【０００８】
特に、前記カバー体は鉛直方向に延び、前記消音スピーカは上端開口領域を塞ぐように配置され、前記誤差マイクは前記カバー体によって覆われるように下端開口領域に配置されている実施形態を採用すれば、騒音の伝播が実質的に一次元となり、消音信号処理ユニットの最適化が容易となる。
【０００９】
本発明の実施形態の１つでは、前記参照信号取得部が、前記柱上変圧器の高電圧電線路から前記参照信号を取得するように構成されている。この場合、鉄心の磁気ひずみ現象の原因になっている電力の基本周波数を取得することができる。また別の実施形態として、前記参照信号取得部が、前記柱上変圧器の鉄心から前記参照信号を取得するように構成することができる。これにより、直接に鉄心の磁気ひずみをもたらしている電力の基本周波数を取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による能動型消音装置の基本原理を説明する模式図である。
【図２】本発明による能動型消音装置の具体的な実施形態の１つを示す模式図である。
【図３】図２による能動型消音装置の機能ブロック図である。
【図４】高電圧電線路から参照信号を取得することを説明する模式図である。
【図５】柱上変圧器の鉄心から参照信号を取得することを説明する模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明による能動型消音装置の具体的な実施形態を説明する前に、図１、図２を用いて本発明を特徴付けている基本原理を説明する。
騒音となる柱上変圧器１は、カバー体５で覆われている。このカバー体５はトンネル状（筒状）の形態をしているので、その両端に開口領域が形成されている。カバー体５の一方の開口領域５ａ（図示する例では柱上変圧器の上側）に消音スピーカ２が配置されている。消音スピーカ２の姿勢は、その振動放射面１ａがカバー体５の内部を向くように、つまり柱上変圧器１に向かって音が伝播するように設定されている。ここでいう振動放射面は、消音スピーカ２における振動放射中心線に直交する面において振動体の口径によって規定される領域である。
【００１２】
さらに、柱上変圧器１の電線路から電磁誘導によって誘導電流を参照信号として取得する参照信号取得部３が柱上変圧器１に取り付けられている。カバー体５の他方の開口領域５ｂに誤差マイク４が配置される。この能動型消音装置の電子制御ユニット６は、それ自体はよく知られているが、適応制御モジュール８と消音制御モジュール７とから構成されている。誤差マイク４は、適応制御モジュール８に接続される。参照信号取得部３と消音スピーカ２とは消音制御モジュール７に接続されている。消音制御モジュール７は、参照信号取得部３から入力した参照信号に基づいて柱上変圧器１が発する騒音と逆位相となる音を消音スピーカ２から放射させるためのスピーカ駆動信号を生成する。消音制御モジュール７が誤差マイク４からの検出信号に基づいて、柱上変圧器１が発する騒音を最適に低減できるスピーカ駆動信号を生成できるように、適応制御モジュール８は、消音制御モジュール７のフィルタ係数を調整する。
【００１３】
能動型消音装置の最初の稼動時には、参照信号取得部３から参照信号を入力させるとともに、騒音源からの騒音を低減させたい場所、ここでは、カバー体５の開口領域５ｂに誤差マイク４を配置して、消音制御モジュール７の適応フィルタを最適化させて、参照信号取得部３から参照信号に基づいて生成されるスピーカ駆動信号によって消音スピーカ２から放射される音波が、騒音源からの騒音と逆位相となるようにする。なお、柱上変圧器１から発せられる騒音の音波（振動）特性が経時的にあまり変化しないケースでは、誤差マイク４を用いた最適フィルタの最適化が終了すると、誤差マイク４を取り外すことができる。
【００１４】
次に、図面を用いて、本発明による能動型消音装置の具体的な実施形態の１つを説明する。図２には、電柱に水平方向に延びたブラケットを介して取り付けられた柱上変圧器１に対して施された能動型消音装置が示されている。この柱上変圧器１は６６００ボルトの一次側電圧を家庭用として使用される１００または２００ボルトの２次側電圧に変換するものである。
【００１５】
能動型消音装置は、図１で説明された基本構成を採用しているが、この実施形態では、柱上変圧器１の側方を覆う円筒状のカバー体５と、このカバー体の上端側の開口領域５ａに設けられた蓋板５１とからなるハウジング１００を備えている。このハウジング１００は、柱上変圧器１を上方からすっぽりと覆うような構造となっており、防音カバーとして機能する。
【００１６】
蓋板５１の下面には、消音スピーカ２が取り付けられており、消音スピーカ２の中心軸（振動放射中心線）とカバー体５の中心軸とがほぼ一致している。蓋板５１の上面には、電子制御ユニット６が載置されている。カバー体５の下端側の開口領域５ｂは柱上変圧器１の下端より下側に位置しており、その中心に誤差マイク４が配置されている。さらに図２では、模式的にしか示されていない参照信号取得部３からの参照信号線３０が蓋板５１を貫通して電子制御ユニット６に入っている。
【００１７】
電子制御ユニット６の内部構成が図３に示されている。電子制御ユニット６は、筐体６０で覆われ、その内部に、消音制御モジュール７と適応制御モジュール８とを備えている。電子制御ユニット６は、操作デバイスモジュールなどを備えているがここでは省略されている。
【００１８】
通常の能動型消音装置では、騒音源から周囲の空間に放出される騒音を検出する参照マイクが用意されており、この参照マイクの検出信号が参照信号として消音制御モジュール７及び適応制御モジュール８に入力される。しかしながら、本発明の能動型消音装置では、参照マイクの代わりに参照信号取得部３が備えられており、この参照信号取得部３によって参照信号が取得される。
【００１９】
参照信号取得部３は、図４で模式的に示されている。柱上変圧器１の基本構造は、一次側電圧を有する高圧電線路１１と接続される高圧コイル１４と、二次側電圧を有する家庭用電線路１２と接続される低圧コイル１３と、これらを電磁的に中継する鉄心１５とからなる。この実施形態での参照信号取得部３は、高圧電線路１１との間での電磁誘導で参照信号となる電流を検出する検出コイル３１を有しており、その参照信号が信号線３０を経て電子制御ユニット６に供給される。
【００２０】
なお、参照信号取得部３の別実施形態として、図５で模式的に示されているように、鉄心１５に検出コイル３１を直接巻き付けて、鉄心１５との間の電磁誘導で参照信号を検出するように構成することも可能である。
【００２１】
誤差マイク４は、柱上変圧器１からの騒音と消音スピーカ２からの騒音低減音との合成音を検出する。誤差マイク４は、この能動型消音装置の騒音低減効果を検証するためのものであり、消音制御のエラー検出デバイスとして機能する。誤差マイク４は、柱上変圧器１からの騒音が良く伝播している位置に配置することが好ましい。この実施形態では、ハウジング１００によって柱上変圧器１の下方に向かった騒音を検出するに適した位置に誤差マイク４が配置されている。つまり、誤差マイク４は、騒音を確実に低減したい位置に配置されていることになる。誤差マイク４にて検出された検出信号は、適応制御モジュール８に供給される。
【００２２】
消音制御モジュール７は、参照信号取得部３からの検出信号に基づいて騒音源からの騒音と逆位相となる音を消音スピーカ２から放射させるためのスピーカ駆動信号を生成する。適応制御モジュール８は、誤差マイク４からの検出信号に基づいてスピーカ駆動信号を騒音の低減に最適化する。増幅器５２は、消音制御モジュール７から出力されたスピーカ駆動信号を増幅して消音スピーカ２に供給する。スピーカ駆動信号の増幅率は、誤差マイク４の検出信号の大きさが零に近い値となる増幅率に設定される。
【００２３】
消音制御モジュール７は、主要構成要素として、騒音制御フィルタ７５と騒音制御フィルタ係数７６とを有する。さらに。消音制御モジュール７は、参照信号取得部３からの参照信号を増幅してデジタル化するためのアンプ７３とＡ／Ｄ変換部７４、及び騒音制御フィルタ７５から出力されたデジタル信号である騒音低減信号をアナログ信号に変換し、増幅してスピーカ駆動信号とするためのＤ／Ａ変換部７１とアンプ７２を有する。
【００２４】
騒音制御フィルタ７５は、Ａ／Ｄ変換部７４によりデジタル信号に変換された参照信号取得部３からの参照信号に対してフィルタ処理を行うことで、騒音を低減するための騒音低減信号を生成し、その生成した騒音低減信号をＤ／Ａ変換部７１へ出力する。その際、騒音制御フィルタ７５は、適応制御モジュール８によって算定された適応値に基づいて設定された騒音制御フィルタ係数７６に基づきフィルタ処理を行う。なお、騒音制御フィルタ係数７６の係数値は、適応制御モジュール８によって再設定されるまで保持するように構成されているので、適応制御モジュール８を停止した状態でも、消音制御モジュール７は、設定されている騒音制御フィルタ係数７６に基づいて騒音低減のためのスピーカ駆動信号を出力することができる。
【００２５】
適応制御モジュール８は、係数更新制御部８２とＡ／Ｄ変換部８１とを有する。係数更新制御部８２は、参照信号取得部３からの参照信号及び誤差マイク４の検出信号に基づき、それ自体は公知な適応制御アルゴリズムによって騒音制御フィルタ７５の騒音制御フィルタ係数７６を逐次、演算により算定し、それに基づいて騒音制御フィルタ係数７６を設定する。
【００２６】
なお、係数更新制御部８２が新たな最適値を算定する度に、この最適値に基づいて騒音制御フィルタ係数７６が更新設定される。これにより、誤差マイク４が接続されるとともに適応制御モジュール８が動作している初期設定作業時において、騒音源から発生する騒音の状態（周波数特性等）に適応した騒音制御フィルタ係数７６が設定される。一般的には、騒音源から発生する騒音の状態（周波数特性等）はそれほど変化しないので、初期設定（最適化処理）が終わった段階で誤差マイク４を取り外し、適応制御モジュール８を停止することが可能である。
【００２７】
消音制御モジュール７及び適応制御モジュール８のより詳しい機能、特に適応アルゴリズムはよく知られているので、ここではこれ以上詳しい説明は省略する。
【００２８】
〔別実施の形態〕
（１）上記実施形態では、カバー体５は円筒状であったが、断面が多角形状の筒体であってもよい。また、横断面が台形状や逆台形状であってもよい。カバー体５は、その開口領域を除いて柱上変圧器１を完全に覆うことが望ましいが、部分的に覆うようなものであってもよい。
（２）カバー体５の裏面には、防振材を付設してもよい。
（３）上記実施形態では、消音スピーカ２は１台だけ用意されていたが、消音スピーカ２を複数台用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、野外に配置された柱上変圧器１ないしはこれに類似する変圧器の騒音防止に適用することができる
【符号の説明】
【００３０】
１：柱上変圧器
２：消音スピーカ
３：参照信号取得部
４：誤差マイク
５：カバー体
５ａ：開口領域
５ｂ：開口領域
６：電子制御ユニット
７：消音制御モジュール
７５：騒音制御フィルタ
７６：騒音制御フィルタ係数
８：適応制御モジュール
８２：係数更新制御部
【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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