(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被消音空間内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、
騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられた騒音検出用マイクロホンと、
制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するスピーカと、
該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用マイクロホンと、
前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、
該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタと、
前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定する残留騒音判定手段と、
該残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下に達したと判定されると、その後、前記残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定されるまでの間、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する更新禁止手段と、
被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検出手段と、
該環境状態検出手段にて検出された被消音空間内の環境状態が変化したか否かを判定する環境変化判定手段と、
を備え、前記更新禁止手段は、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、前記環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化したと判断されると、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させることを特徴とするアクティブ型騒音低減装置。
【請求項２】
前記騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いて、前記フィルタ係数更新手段にてフィルタ係数の更新に用いられる収束係数を逐次算出する収束係数演算手段を備えたことを特徴とする請求項１記載のアクティブ型騒音低減装置。
【請求項３】
前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される前記各演算パラメータのうちの少なくとも一つを、被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を区分した各環境状態毎に各々設定してなる演算データを記憶する演算データ記憶手段と、
前記環境状態検出手段にて検出された環境状態に基づき、前記演算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択し、前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、該選択した演算パラメータに変更する演算パラメータ変更手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のアクティブ型騒音低減装置。
【請求項４】
前記適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越えたか否かを判定する制御音信号判定手段と、
該制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、その後、該制御音信号が上限値以下になるまで、上記フィルタ係数更新手段による演算結果に１より小さい補正係数を乗じて、前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正するフィルタ係数補正手段と、
を備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置。
【請求項５】
騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及び残留騒音検出用マイクロホンは、空気が流れる送風路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿って上流側から順に設けられ、しかも各マイクロホンは、該送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置。
【請求項６】
送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側には、空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けたことを特徴とする請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、騒音と制御音との音波干渉によって被消音空間（例えば送風路）の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、例えば送風路内の騒音を低減して吹出口から室内に騒音が漏れ出すのを防止する騒音低減方法として、送風路の内壁に吸音材を貼り付ける方法が知られている。この方法は、高周波域の騒音に対しては有効であるが、低周波域の騒音に対しては良好な騒音低減効果は得られない。
【０００３】
そこで、近年では、低周波域の騒音を低減するために、騒音と同振幅で逆位相の制御音を能動的に加えて騒音と制御音とを干渉させることにより騒音を低減するアクティブ型の騒音低減装置が提案され、実用化されつつある。また、最近では、ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）の発達に伴い、騒音と同振幅・逆位相の制御音を生成するためのフィルタとして、適応デジタルフィルタを利用できるようになり、アクティブ型騒音低減装置においては、こうした適応デジタルフィルタを用いた適応制御によって制御音を生成するシステムが主流になりつつある（例えば、特開平５−３３３８７７号等）。
【０００４】
以下、このように適応デジタルフィルタを用いた適応制御によって騒音を低減する従来のアクティブ型騒音低減装置の一例を、図３を用いて説明する。尚、図３は、送風器（図示せず）から送風されてきた空調空気を室内に開口した吹出口（図示せず）に導くダクト６０に設けられ、ダクト６０内にて騒音（特に低周波の騒音）を低減する従来のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わしている。
【０００５】
図３に示す如く、ダクト６０には、空調空気が流れる上流側から順に、ダクト６０内の騒音を検出するための騒音検出用マイクロホン（以下、騒音検出マイクという）６４，ダクト６０内に騒音と干渉させる制御音を発生するためのスピーカ６８，及び，制御音と騒音との干渉後の残留騒音を検出するための残留騒音検出用マイクロホン（以下、残留騒音検出マイクという）６６が設けられている。
【０００６】
また、ダクト６０の内壁には、騒音（特に高周波の騒音）を低減するための吸音材６２が貼り付けられており、各マイク６４，６６は、空調空気の流れによる影響を避けるために、吸音材６２により覆われている。一方、吸音材６２は、ダクト６０のスピーカ６８の取付位置には配設されず、スピーカ６８から、コントローラ７０から出力される制御音信号に応じた制御音を、ダクト６０内部に直接放射できるようにされている。
【０００７】
次に、コントローラ７０は、上記各マイク６４，６６から出力される騒音信号及び残留騒音信号に基づき、スピーカ６８から制御音を発生させるための制御音信号を生成するものであり、各マイク６４，６６からの騒音信号及び残留騒音信号を夫々増幅する増幅器７１，７２と、これら各増幅器７１，７２にて増幅された騒音信号及び残留騒音信号から夫々ノイズ成分を除去するアナログフィルタ７３，７４と、これら各アナログフィルタ７３，７４を通過した騒音信号及び残留騒音信号を夫々デジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器７５，７６と、これら各Ａ／Ｄ変換器７５，７６にてデジタル信号に変換された騒音信号及び残留騒音信号に基づき、騒音低減のための制御音信号（デジタル信号）を生成するデジタル信号処理部８０と、このデジタル信号処理部８０にて生成された制御音信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器９１と、Ｄ／Ａ変換器９１にてアナログ信号に変換された制御音信号からノイズ成分を除去するアナログフィルタ９２と、アナログフィルタ９２を通過した制御音信号を増幅してスピーカ６８に出力し、スピーカ６８から制御音を発生させる増幅器９３と、から構成されている。
【０００８】
また、デジタル信号処理部８０は、制御音信号Ｙを生成する適応デジタルフィルタ（以下、単にＡＤＦともいう）８２を中心に構成されており、このＡＤＦ８２にて生成された制御音信号Ｙに基づき、Ａ／Ｄ変換器７５から入力される騒音信号を補正するための補正値Ｈを生成するデジタルフィルタ（以下、単にＤＦともいう）８４と、Ａ／Ｄ変換器７５から入力された騒音信号からＤＦ８４にて生成された補正値Ｈを減じることにより騒音信号を補正し、補正後の騒音信号ＸをＡＤＦ８２に基準信号として出力する加算部８６と、加算部８６にて補正された騒音信号に基づき、ＡＤＦ８２のフィルタ係数更新用のリファレンス信号Ｒを生成するＤＦ８８と、ＤＦ８８にて生成されたリファレンス信号Ｒと、Ａ／Ｄ変換器７６から入力される残留騒音信号ｅとに基づきＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新するフィルタ係数演算部９０と、を備えている。
【０００９】
ここで、ＤＦ８４及び加算部８６は、スピーカ６８が発生した制御音によって騒音検出マイク６４に影響するハウリングを防止するためのものであり、ＤＦ８４は、デジタル信号処理部８０から出力された制御音信号Ｙがスピーカ６８に伝達されて制御音に変換され、その制御音が騒音検出マイク６４に入力されてデジタル信号処理部８０に戻ってくるまでの系の伝達関数Ｇｓ  （インパルス応答）に基づき、制御音信号Ｙをフィルタ処理することにより、Ａ／Ｄ変換器７５から入力される騒音信号に含まれる制御音成分を補正値Ｈとして求め、加算部８６は、Ａ／Ｄ変換器７５から入力された騒音信号からこの補正値Ｈを減じることにより、ダクト６０内の騒音に対応した真の騒音信号Ｘを求めるのである。
【００１０】
尚、この補正値Ｈの算出は、次式（０）  に従い実行される。
Ｈ（ｎ）  ＝ＧｓＴ・Ｙ（ｎ）      …（０）
但し、Ｙ（ｎ）  ＝［Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２），…，Ｙ（ｎーｊ）］Ｔ    …（０−１）
Ｇｓ  ＝［Ｇｓ０，Ｇｓ１，Ｇｓ２，…，Ｇｓｊ］Ｔ              …（０−２）
であり、添え字（ｎ）  は現在の値を表す。また（０−１）式及び（０−２）式において、左辺Ｙ（ｎ）  ，Ｇｓ  はベクトルを表す。
【００１１】
次に、ＤＦ８８及びフィルタ係数演算部９０は、Ａ／Ｄ変換器７６を介して入力される残留騒音信号ｅが最小となるように、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新するためのものである。
即ち、まず、残留騒音信号ｅは、騒音がダクト６０内を伝搬して残留騒音検出マイク６６に達した際の残留騒音検出マイク６６位置における騒音信号をｄ、スピーカ６８から制御音を発生させた制御音信号をＹ、デジタル信号処理部８０からスピーカ６８を経て残留騒音検出マイク６６からデジタル信号処理部８０に至るまでの系の伝達関数をＧｅ  とすると、次式（１）  の如く記述できる。
【００１２】
ｅ（ｎ）  ＝ｄ（ｎ）  ＋ＧｅＴ・Ｙ（ｎ）      …（１）
但し、Ｙ（ｎ）  ＝［Ｙ（ｎ），Ｙ（ｎ−１），Ｙ（ｎ−２），…，Ｙ（ｎーｊ）］Ｔ      …（１−１）
Ｇｅ  ＝［Ｇｅ０，Ｇｅ１，Ｇｅ２，…Ｇｅｊ］Ｔ                              …（１−２）
である。また（１−１）式及び（１−２）式において、左辺Ｙ（ｎ）  ，Ｇｅ  はベクトルを表す。
【００１３】
一方、ＡＤＦ８２は、更新可能なフィルタ係数Ｗを有するＦＩＲフィルタにて入力信号（つまり騒音信号Ｘ）をフィルタ処理することにより、出力信号（つまり制御音信号Ｙ）を生成するものであり、その演算処理は、次式（２）  に則って実行される。
【００１４】
Ｙ（ｎ）  ＝Ｗ・Ｘ（ｎ）Ｔ    …（２）
但し、Ｘ（ｎ）  ＝［Ｘ（ｎ），Ｘ（ｎ−１），Ｘ（ｎ−２），…，Ｘ（ｎ−ｉ）］Ｔ    …（２−１）
Ｗ  ＝［Ｗ０  ，Ｗ１  ，Ｗ２  ，…，Ｗｉ  ］Ｔ                        …（２−２）
である。また（２−１）式及び（２−２）式において、左辺Ｘ（ｎ）  ，Ｗはベクトルを表す。
【００１５】
ここで、フィルタ係数Ｗは、適応制御アルゴリズムに則って制御誤差（つまり残留騒音信号ｅ）が最小となるように逐次更新すればよく、この適応制御アルゴリズムとしては、最急降下法としてよく知られている、以下に説明するＦｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳアルゴリズムを利用することができる。
【００１６】
つまり、残留騒音信号ｅ（ｎ）  は、上記（１）  式に（２）  式を代入することにより、次式（３）  の如く記述できる。
0003545082.tif 000002
但し、Ｒ（ｎ）  はリファレンス信号であり、次式（４）  の如く記述できる。
【００１７】
Ｒ（ｎ）  ＝Ｇｅ  ・Ｘ（ｎ）Ｔ    …（４）
次に、残留騒音信号ｅ（ｎ）  を最小にするために、評価関数Ｊ＝［ｅ（ｎ）  ］２  とおき、Ｊを最小にすることを考えると、
Ｊ＝［ｅ（ｎ）  ］２  ＝［ｄ（ｎ）  ＋ＷＴ  ・Ｒ（ｎ）  ］２      …（５）
となり、評価関数Ｊはフィルタ係数Ｗについての２次関数であるため、Ｊが最小となるときは、その導関数∇（ｎ）  ＝∂Ｊ／∂Ｗが零になるときである。
【００１８】
また導関数∇（ｎ）  は、次式（６）  の如く求めることができる。
∇（ｎ）  ＝∂Ｊ／∂Ｗ＝２ｅ（ｎ）・∂ｅ（ｎ）／∂Ｗ＝２ｅ（ｎ）・Ｒ（ｎ）    …（６）
従って、制御対象の状態は時間と共に刻々変動するので、その状態に対応し、評価関数Ｊが最小となるように最適化するには、「最急降下法」の手法にて次式（７）  を用いて、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗを逐次更新すればよい。
【００１９】
0003545082.tif 000003
但し、μは収束係数（ステッフ゜サイス゛ハ゜ラメータともいわれる）である。
そこで、上記ＤＦ８８は、上記（４）  式に則って、加算部８６による補正後の騒音信号Ｘと、予め設定された伝達関数Ｇｅ  とに基づき、上記（７）  式におけるフィルタ係数更新用のリファレンス信号Ｒを求め、フィルタ係数演算部９０では、上記（７）  式に則って、その演算結果（リファレンス信号Ｒ）と、Ａ／Ｄ変換器７６から入力される残留騒音信号ｅと、収束係数μとに基づき、フィルタ係数Ｗを逐次更新するようにされているのである。
【００２０】
このように適応デジタルフィルタを利用した従来のアクティブ型騒音低減装置によれば、被消音空間であるダクト内の残留騒音が最小になるように適応デジタルフィルタのフィルタ係数が逐次更新されるため、適応デジタルフィルタから出力される制御音信号は騒音を充分低減可能な信号に収束して行き、理論的には残留騒音を零にすることができる。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、こうしたアクティブ型騒音低減装置において、デジタル信号処理部８０を構成するＤＦ８４，ＤＦ８８，フィルタ係数演算部９０等で使用される伝達関数Ｇｓ  ，Ｇｅ  や、収束係数μ等の演算パラメータは、制御対象をシミュレーション等によって同定した同定結果等に基づき設定されているため、当該装置をダクト等の制御対象に実際に装着して制御を行なった場合には、使用環境の変化や想定していない騒音の入力等によって、演算パラメータが実際の制御系とは適合しなくなって、残留騒音を良好に抑制できなきなくなることがあった。
【００２２】
例えば、フィルタ係数Ｗの更新に使用される収束係数μは、フィルタ係数Ｗの逐次演算における自乗誤差の収束速度と残留誤差を決定する係数であり、その値が小さければ、残留騒音信号ｅは目標レベルに収束させることができるものの、その収束速度が遅くなり、逆にその値が大きければ、収束速度は速くなるものの、残留騒音信号ｅが大きくなり、また、その値が大き過ぎると、残留騒音信号ｅを目標レベルに収束させることができずに発散してしまう。そして、この収束係数μとしては、騒音信号Ｘが定常性をもち、その自己相関関数が予めわかっていれば、全騒音信号Ｘの自乗値の総和（自乗総和）の平均を求めることにより、最適値を設定することができる。
【００２３】
しかし、収束係数μを設定するために、予め全騒音信号Ｘの自乗総和の平均を求めることは困難であるため、従来では、制御対象において実際に生じるであろう騒音状態を想定して、収束係数μの値を思考錯誤的に決定している。従って、収束係数μは、実際に制御を行なった場合の騒音状態によっては、必ずしも最適値とはならず、残留騒音信号ｅの目標レベルへの収束速度が遅くなったり、残留騒音信号ｅを充分小さくできなくなる、といった問題がある。
【００２４】
また例えば、ハウリング防止のための補正値Ｈを演算するＤＦ８４や、フィルタ係数演算用のリファレンス信号Ｒを演算するＤＦ８８では、その演算に、制御系の伝達関数Ｇｓ  ，Ｇｅ  がフィルタ係数として使用されるが、こうした伝達関数Ｇｓ  ，Ｇｅ  は、温度や湿度等の環境変化に影響される。そして、使用環境が設計時に想定したものから変化すると、ＤＦ８４やＤＦ８８のフィルタ係数がそのときの環境状態に適合しなくなり、補正値Ｈ，リファレンス信号Ｒ等に誤差が生じる。
【００２５】
つまり、制御系の環境変化によって、デジタル信号処理部８０からスピーカ６８を経て騒音検出マイク６４からデジタル信号処理部８０に至る系の伝達関数Ｇｓ  が変化すると、スピーカ６８から放射される制御音によるハウリングが発生し易くなり、またデジタル信号処理部８０からスピーカ６８を経て残留騒音検出マイク６６からデジタル信号処理部８０に至る系の伝達関数が変化すると、リファレンス信号Ｒが最適値からずれて、ＡＤＦ８２のフィルタ係数Ｗが最適値に達するまでの時間が長く制御の収束速度が遅くなったり、逆に発散して騒音低減効果が低下する、といった問題が生じる。
【００２６】
本発明は、こうした問題に鑑みなされたもので、騒音状態や環境状態等の変化に影響されることなく、被消音空間内の騒音を速やかに且つ確実に低減できるアクティブ型騒音低減装置を提供することを目的とする。
【００２７】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するためになされた請求項１に記載の発明は、被消音空間内に制御音を放射して騒音と干渉させ、該空間内の騒音を低減するアクティブ型騒音低減装置であって、
騒音源から被消音空間に至る騒音の侵入経路に設けられた騒音検出用マイクロホンと、
制御音信号を受けて被消音空間内に制御音を放射するスピーカと、
該スピーカからの制御音と騒音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用マイクロホンと、
前記スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、前記スピーカから前記騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、前記騒音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音成分を演算し、該演算結果に応じて該騒音信号を補正することにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信号を算出する騒音信号補正手段と、
該騒音信号補正手段にて得られた騒音信号をフィルタ処理して、前記制御音信号を生成する、フィルタ係数を更新可能なＦＩＲフィルタからなる適応デジタルフィルタと、
前記騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、前記スピーカから前記残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最小となるように前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を逐次更新するフィルタ係数更新手段と、
前記残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定する残留騒音判定手段と、
該残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下に達したと判定されると、その後、前記残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定されるまでの間、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する更新禁止手段と、
被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検出手段と、
該環境状態検出手段にて検出された被消音空間内の環境状態が変化したか否かを判定する環境変化判定手段と、
を備え、前記更新禁止手段は、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、前記環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化したと判断されると、前記フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させることを特徴とする。
【００２８】
また請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のアクティブ型騒音低減装置において、
前記騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いて、前記フィルタ係数更新手段にてフィルタ係数の更新に用いられる収束係数を逐次算出する収束係数演算手段、
を備えたことを特徴とする。
【００２９】
また次に、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載のアクティブ型騒音低減装置において、
前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される前記各演算パラメータのうちの少なくとも一つを、被消音空間内の温度・湿度等の環境状態を区分した各環境状態毎に各々設定してなる演算データを記憶する演算データ記憶手段と、
前記環境状態検出手段にて検出された環境状態に基づき、前記演算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択し、前記騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、該選択した演算パラメータに変更する演算パラメータ変更手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００３１】
一方、請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置において、更に、
前記適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越えたか否かを判定する制御音信号判定手段と、
該制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、その後、該制御音信号が上限値以下になるまで、上記フィルタ係数更新手段による演算結果に１より小さい補正係数を乗じて、前記適応デジタルフィルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正するフィルタ係数補正手段と、
を備えたことを特徴とする。
【００３２】
次に、請求項５に記載の発明は、前記請求項１〜請求項４のいずれかに記載のアクティブ型騒音低減装置において、
騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及び残留騒音検出用マイクロホンは、空気が流れる送風路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿って上流側から順に設けられ、しかも各マイクロホンは、該送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられていることを特徴とする。
【００３３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置において、送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側には、空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けたことを特徴とする。
【００３４】
【作用及び発明の効果】
上記のように構成された請求項１に記載のアクティブ型騒音低減装置においては、まず、騒音検出用マイクロホンにて騒音源から被消音空間内に侵入してくる騒音が検出される。そして、この騒音検出用マイクロホンからの騒音信号は、騒音信号補正手段にて補正され、その補正後の騒音信号が、適応デジタルフィルタに入力される。
【００３５】
つまり、騒音検出用マイクロホンには、騒音源からの騒音に加えて、スピーカから放射した制御音も入力されることから、騒音検出用マイクロホンからの騒音信号をそのまま適応デジタルフィルタに入力すると、適応デジタルフィルタにおいて、騒音と同振幅で逆位相の騒音低減用の信号成分だけでなく、前回スピーカから発生させた制御音を打ち消すための信号成分を含む制御音信号が生成されることになり、その制御音信号にてスピーカから制御音を発生させると、被消音空間内にて制御音のハウリングが生じるようになる。そこで、こうしたハウリングを防止するために、騒音信号補正手段において、スピーカから制御音を発生させた制御音信号と、スピーカから騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、騒音検出用マイクロホンを介して入力される騒音信号中の制御音成分を演算し、騒音信号からこの制御音成分を除去することにより、被消音空間内の騒音に対応した真の騒音信号を算出して、これを適応デジタルフィルタに入力するのである。
【００３６】
また、適応デジタルフィルタのフィルタ係数は、フィルタ係数更新手段において、騒音信号補正手段にて得られた騒音信号と、残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号と、予め設定された収束係数と、スピーカから残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータとに基づき、残留騒音信号が最小になるように逐次更新される。つまり、フィルタ係数は、前述した（４）  式及び（７）  式に従い、Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ  ＬＭＳアルゴリズムに則って、逐次更新される。
【００３７】
そして、残留騒音判定手段が、残留騒音検出用マイクロホンを介して入力される残留騒音信号が予め設定された目標レベル以下に達したか否かを判定し、この残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベル以下に達したと判定されると、更新禁止手段が、その後、残留騒音判定手段にて残留騒音信号が目標レベルを越えたと判定されるまでの間、フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止する。
【００３８】
即ち、フィルタ係数更新手段は、予め設定された適応制御アルゴリズム（つまり、Filtered-X LMSアルゴリズム）に則って、適応デジタルフィルタのフィルタ係数を残留騒音信号が最小となるように逐次更新するものであるが、残留騒音信号が目標レベル以下に達して、残留騒音を充分抑制できているときにも、フィルタ係数の更新を継続していると、フィルタ係数の更新に使用される各種パラメータの設定誤差や更新時の演算誤差等によって、フィルタ係数を最適値から外れる方向に更新してしまい、制御を却って悪化させてしまうことが考えられる。
【００３９】
そこで、本発明では、残留騒音信号が目標レベル以下に達している状態では、フィルタ係数の更新を禁止することにより、フィルタ係数が現在の最適値から外れる方向に更新されるのを防止するようにしているのである。
この結果、本発明によれば、一旦制御目標を達成したにもかかわらず、フィルタ係数の誤った更新により、残留騒音が増加して、制御目標から外れてしまうようなことはなく、制御の安定性を向上できる。
【００４０】
また、フィルタ係数の更新を禁止している状態で、騒音状態や環境状態が変化すると、フィルタ係数がその状態に適合しなくなって、残留騒音が目標レベルを越えることになるが、この場合には、今まで最適値であったフィルタ係数を基準として（換言すれば、フィルタ係数の最適値からのずれが最も小さい状態で）、フィルタ係数の更新が再開されるので、この更新再開によりフィルタ係数を速やかに最適値に収束させることができる。従って、本発明によれば、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能になる。
【００４１】
また、本発明のアクティブ型騒音低減装置には、更に、被消音空間の温度・湿度等の環境状態を検出する環境状態検出手段、及びその検出された環境状態の変化を判定する環境変化判定手段が設けられている。そして、残留騒音信号が目標レベル以下の状態にあり、更新禁止手段がフィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を禁止しているときに、環境変化判定手段にて被消音空間内の環境状態が変化したと判断されると、フィルタ係数更新手段によるフィルタ係数の更新を再開させる。
【００４２】
即ち、フィルタ係数の更新を禁止しているときに被消音空間の環境状態が変化した場合には、フィルタ係数は最適値から外れることになるので、本発明では、環境状態が変化した場合には、たとえ残留騒音信号が目標レベル以下になっていても、フィルタ係数の更新を再開させることにより、フィルタ係数を、変化する環境状態に速やかに追従させるようにしているのである。
【００４３】
このため、本発明によれば、被消音空間の環境変化が変化した際にでも、フィルタ係数をより速やかに最適値に近付けることができ、制御の収束性をより向上することが可能になる。
【００４４】
次に、請求項２に記載のアクティブ型騒音低減装置には、更に収束係数演算手段が設けられており、フィルタ係数の更新に使用される収束係数は、この収束係数演算手段において、騒音信号補正手段にて得られた全騒音信号の自乗総和を刻々求め、該自乗総和をパラメータとする所定の演算式を用いることにより逐次算出される。
【００４５】
つまり、既述したように、収束係数は、騒音信号が定常性をもち、その自己相関関数が予めわかっていれば、全騒音信号の自乗総和の平均を求めることにより最適値を設定することができることから、本発明（請求項２）では、フィルタ係数の更新時に予め固定値として設定された収束係数を用いるのではなく、収束係数を騒音信号に基づき逐次算出することにより、騒音信号に応じて逐次変化する収束係数を設定し、これを用いてフィルタ係数を更新するようにしているのである。
【００４６】
そして、このように、本発明（請求項２）においては、フィルタ係数の更新に使用される収束係数を、騒音信号補正手段にて得られた被消音空間内の真の騒音に対応した騒音信号に基づき逐次更新するようにしているので、収束係数を、常時、実際の騒音状態に応じた最適値に設定することができ、騒音状態が変化しても、スピーカから放射する制御音を実際の騒音に速やかに対応させて、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能になる。
【００４７】
次に、請求項３に記載のアクティブ型騒音低減装置は、請求項１又は請求項２に記載の装置に、更に、演算データ記憶手段及び演算パラメータ変更手段を設けたものである。
そして、この装置においては、演算パラメータ変更手段が、環境状態検出手段にて検出された被騒音空間内の温度・湿度等の環境状態に基づき、演算データ記憶手段に記憶された演算データの中から現在の環境状態に適合する演算パラメータを選択して、騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータのうちの少なくとも一つを、その選択した演算パラメータに変更する。
【００４８】
即ち、騒音信号補正手段は、騒音信号を補正するに当たって、スピーカから騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータを用い、またフィルタ係数更新手段は、フィルタ係数を更新するに当たって、スピーカから残留騒音検出用マイクロホンに至る系の伝達関数に対応した演算パラメータを用いるが、制御系の伝達関数は被消音空間内の温度・湿度等の環境状態によって変化することから、これら各演算パラメータを固定していると、その演算パラメータを設定した際の環境状態では、騒音信号補正手段及びフィルタ係数更新手段において良好な演算動作を実行できるものの、環境状態が演算パラメータ設定時の環境状態から変化すると、演算パラメータが実際の環境状態に適合せず、これら各手段において演算誤差が生じる。
【００４９】
そこで、本発明では、環境状態を区分して、各環境状態毎に最適な演算パラメータを設定しておき、騒音信号補正手段或はフィルタ係数更新手段にて演算動作を行なう際には、そのときの環境状態に応じた演算パラメータを使用することができるようにしているのである。
【００５０】
このため、本発明によれば、被消音空間の温度・湿度等の環境状態が変化しても、騒音信号補正手段或はフィルタ係数更新手段にて使用される演算パラメータが実際の環境状態に適合しなくなって、これら各手段において演算誤差を生じるようなことはなく、騒音信号の補正、或はフィルタ係数の更新を、環境状態に影響されることなく、正確に実行することが可能になる。従って、本発明においても、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることが可能になる。
【００５１】
一方、請求項４に記載のアクティブ型騒音低減装置は、請求項１〜請求項３のいずれか記載の装置に、更に、制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段を設けたものである。
そして、制御音信号判定手段が、適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が予め設定された上限値を越えたか否かを判定し、この制御音信号判定手段にて制御音信号が上限値を越えたと判断されると、その後、制御音信号が上限値以下になるまで、フィルタ係数補正手段が、フィルタ係数更新手段による演算結果に１より小さい補正係数を乗じて、適応デジタルフィルタのフィルタ係数を通常より小さい値に補正する。
【００５２】
つまり、例えば、騒音状態の変化によって、フィルタ係数更新用の収束係数がそのときの騒音状態に適合しなくなり、その値が最適値に比べて大きい場合には、フィルタ係数更新手段にて更新されるフィルタ係数，延いては適応デジタルフィルタにて生成される制御音信号も大きくなり、制御が不安定となって、残留騒音を目標レベル以下に収束させることができなくなる。
【００５３】
そこで、本発明では、こうした状態を、適応デジタルフィルタにて生成された制御音信号が上限値を越えたか否かによって判定し、制御信号が上限値を越えて制御が不安定になるような場合には、フィルタ係数を通常より小さい値に補正することにより、適応デジタルフィルタにて生成される制御音信号を抑制するのである。この結果、本発明によれば、収束係数が大き過ぎる場合に生じる発散を未然に防止して、制御を安定させ、残留騒音を目標レベル以下に速やかに収束させることが可能になる。
【００５４】
なお、上記のように、請求項１に記載の装置においては、騒音検出用マイクロホン、スピーカ、残留騒音検出用マイクロホン、騒音信号補正手段、適応デジタルフィルタ、及びフィルタ係数更新手段を備えた一般的なアクティブ型騒音低減装置に対して、残留騒音判定手段、更新禁止手段、環境状態検出手段及び環境変化判定手段を設け、請求項２に記載の装置においては、更に、収束係数演算手段を、請求項３に記載の装置においては、更に、演算データ記憶手段及び演算パラメータ変更手段を、請求項４に記載の装置においては、更に、制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段を、夫々設けることにより、制御の安定性及び収束性を向上して、被消音空間内の騒音を確実且つ速やかに低減できるようにしているのであるが、請求項１に記載の装置に請求項２〜４に記載の構成（手段）の一部または全てを組み合せれば、これら各手段による相乗作用によって、より大きな騒音低減効果を実現できのはいうまでもない。
【００５５】
また次に、請求項５に記載のアクティブ型騒音低減装置は、騒音検出用マイクロホン，スピーカ，及び残留騒音検出用マイクロホンが、空気が流れる送風路の送風器から吹出口までの間の経路に、空気の流れに沿って上流側から順に設けられた、送風路（ダクト）用の騒音低減装置である。そして、各マイクロホンは、送風路の側面に形成された防風板の陰に取り付けられている。
【００５６】
これは、図３に示した従来装置のように、各マイクロホンを吸音材にて覆ってしまうと、各マイクロホンにて検出される騒音及び残留騒音の周波数特性が実際のものから変化してしまい、装置内に騒音及び残留騒音に対応した正確な騒音信号及び残留騒音信号を取り込むことが難くなるためである。
【００５７】
即ち、信号処理技術の分野では、コヒーレンスという２つの信号間の相関性を表す指標が定義されている。コヒーレンスは０〜１の値で表され、その値が１に近いほど相関性があって、コヒーレンスが高いと表現される。そして、適応制御アルゴリズムに則った騒音低減装置においては、騒音検出用マイクロホンにて検出される騒音信号と残留騒音検出用マイクロホンにて検出される残留騒音信号との間のコヒーレンスが高い程、騒音低減が大きいことが知られている。このため、従来では、空気が流れる送風路内の騒音を低減する装置では、各マイクロホンに送風路内の空気が直接当たることのないように、送風路に設けた吸音材にて各マイクロホンを覆うようにしていたのであるが、これでは、吸音材により各騒音検出信号の周波数特性が実際の騒音からずれてしまい、騒音低減効果を良好に発揮できないことがある。
【００５８】
そこで本発明では、送風路の側面に防風板を取り付け、その陰に各マイクロホンを配設することにより、各マイクロホンからの騒音信号のコヒーレンスを確保しつつ、各マイクロホンにて得られる騒音信号の周波数特性が実際の騒音からずれるのを防止しているのである。このため、本発明によれば、送風路内の実際の騒音状態に応じて、スピーカから放射する制御音を制御することができ、上記各請求項１〜４に記載の装置において、送風路内の騒音をより良好に低減することが可能になる。
【００５９】
次に、請求項６に記載のアクティブ型騒音低減装置においては、請求項５に記載の装置において、更に、送風路の各マイクロホンの取付位置近傍の上流側に空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けている。これは、送風路を流れる空気が、防風板の陰に設けた各マイクロホン側に回り込んで、各マイクロホンにて得られる騒音信号のコヒーレンスが小さくなるのを防止するためである。
【００６０】
つまり、例えば送風路が直線状に形成され、空気が送風路に沿って真っ直ぐ流れるような場合には、その側面に設けた防風板の外側に空気が大量に流れ込むことはなく、各マイクロホンがその回り込んだ空気の影響を受けることは少ないが、送風路が曲っていたり、或は送風路が直線状であっても送風路に空気を送り込む送風器の特性等によって送風路内にて空気の流れが乱れるような場合には、防風板の外側に空気が大量に流れ込んで、その陰に設けたマイクロホンに大きな影響を与えることがある。
【００６１】
そこで、本発明では、各マイクロホンが設けられた送風路の上流側に、空気の流れを層流状態に整流する整流部品を設けることにより、各マイクロホン側に空気が回り込むのを防止しているのである。この結果、本発明によれば、各マイクロホンにて得られる騒音信号のコヒーレンスを１に近い大きな値に保持することができ、送風路内の騒音をより良好に低減することが可能になる。
【００６２】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を図面と共に説明する。
図１は、請求項１〜請求項６に記載の発明を全て適用した実施例のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わすブロック図である。尚、本実施例のアクティブ型騒音低減装置は、図３に示した従来装置と同様、空調ユニットの送風器６から送風されてきた空調空気を自動車や列車等の室内に開口した吹出口（図示せず）に導くダクト２に設けられ、ダクト２内にて騒音を低減することにより、吹出口から室内に騒音が漏れ出すのを防止するためのものである。
【００６３】
図１に示す如く、本実施例のアクティブ型騒音低減装置は、図３に示した従来装置と同様、騒音源である空調ユニットの送風器６にできる限り近い位置に配設された騒音検出用マイクロホン（騒音検出マイク）１０と、騒音検出マイク１０から騒音を低減可能な最短距離を隔てた下流側に配設された制御音発生用のスピーカ１４と、スピーカ１４より更に下流に配設されて騒音と制御音との干渉後の残留騒音を検出する残留騒音検出用マイクロホン（残留騒音検出マイク）１２と、スピーカ１４からダクト２内に放射させる制御音を制御するコントローラ２０とを備えている。
【００６４】
ダクト２の内壁には、従来装置と同様、騒音（特に高周波の騒音）を低減するための吸音材４が貼り付けられているが、図１におけるダクト断面図から明らかなように、上記各マイク１０，１２は、吸音材４にて覆われておらず、ダクト２の側面に防風板９を設けることによって、空調空気の流路の外側（つまり防風板９の陰）に形成された、マイク設置用のスペースに固定されている。
【００６５】
また、ダクト２の各マイク１０，１２の固定位置近傍の上流側には、ダクト２内の空調空気の流れを層流状態に整流する、断面がハニカム格子状に形成された整流部品８ａ，８ｂが夫々設けられている。つまり、この整流部品８ａ，８ｂにより空調空気の流れを層流状態にして、空調空気が防風板９の外側に回り込んで、各マイク１０，１２にて得られる騒音信号及び残留騒音信号のコヒーレンスが低下するのを防止している。
【００６６】
また更に、騒音検出マイク１０とスピーカ１４との間のダクト２の壁面には、ダクト２内の環境状態として温度及び湿度を夫々検出する、環境状態検出手段としての温度センサ１６及び湿度センサ１８が設けられており、コントローラ２０には、上記各マイク１０，１２からの騒音信号及び残留騒音信号に加えて、これら各センサ１６，１８による検出信号も入力される。
【００６７】
なお、従来装置と同様、スピーカ１４のダクト２内部側には、吸音材４や防風板９は設けられておらず、スピーカ１４からダクト２内に制御音を直接放射できるようにされている。
次に、コントローラ２０は、従来装置と同様、上記各マイク１０，１２から出力される騒音信号及び残留騒音信号を夫々増幅して、ノイズ成分を除去し、デジタル信号に変換する、増幅器２１，２２、アナログフィルタ２３，２４、及びＡ／Ｄ変換器２５，２６を備えている。そして、各Ａ／Ｄ変換器２５，２６にてデジタル信号に変換された騒音信号及び残留騒音信号は、制御音信号（デジタル信号）を生成するデジタル信号処理部３０に入力され、このデジタル信号処理部８０にて生成された制御音信号は、Ｄ／Ａ変換器４１、アナログフィルタ４２及び増幅器４３を介して、スピーカ１４に出力される。
【００６８】
また、コントローラ２０には、従来装置と同様の上記各部以外に、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号を増幅して、デジタル信号に変換する増幅器５２及びＡ／Ｄ変換器５３が備えられ、Ａ／Ｄ変換器５３にてデジタル信号に変換された検出信号も、デジタル信号処理部３０に入力される。
【００６９】
次に、デジタル信号処理部３０は、従来装置と同様、前記（２）  式に則って制御音信号Ｙを生成する適応デジタルフィルタ（ＡＤＦ）３２を中心に構成されており、Ａ／Ｄ変換器２５から入力される騒音信号に対する補正値Ｈを前記（０）  式に則って演算して騒音信号を補正する、騒音信号補正手段としてのデジタルフィルタ（ＤＦ）３４及び加算部３６と、加算部３６から出力される補正後の騒音信号Ｘに基づき前記（４）  式に則ってリファレンス信号Ｒを生成し、このリファレンス信号ＲとＡ／Ｄ変換器２６から入力される残留騒音信号ｅとに基づき、前記（７）  式に則って、残留騒音信号ｅが最小となるようにフィルタ係数Ｗを逐次演算する、フィルタ係数更新手段としてのデジタルフィルタ（ＤＦ）３８及びフィルタ係数演算部４０と、を備えている。
【００７０】
またデジタル信号処理部３０には、従来装置と同様の上記各部以外に、収束係数演算部４６、出力レベル判定部４８、騒音レベル判定部５０、環境判定部５４、及び伝達関数記憶部５６，５８が備えられている。
ここで、収束係数演算部４６は、本発明の収束係数演算手段に相当し、加算部３６から出力される補正後の騒音信号Ｘに基づき、時刻（ｎ）  における全騒音信号Ｘ（ｎ）  の自乗総和ΣＸ（ｎ）２を刻々求め、更に、その自乗総和ΣＸ（ｎ）２と、予め設定された定数α（但し、０＜α＜２であり、実施結果では、０．０１程度が望ましい）と、制御系の同定時に決定されるＤＦ３８のフィルタ係数（換言すれば（４）  式に示す伝達関数Ｇｅ  ）のタップ長Ｌと、をパラメータとする次式（８）
μ＝α／｛ΣＸ（ｎ）２／Ｌ｝    …（８）
を用いて、収束係数μの取り得る最大値を逐次算出して、フィルタ係数演算部４０がフィルタ係数Ｗの更新に用いる収束係数μを設定する。
【００７１】
また、伝達関数記憶部５６，５８は、本発明の演算データ記憶手段に相当するものであり、伝達関数記憶部５６には、ＤＦ３８及び収束係数演算部４６にてリファレンス信号Ｒ及び収束係数μを演算するのに使用される伝達関数Ｇｅ  及びこの伝達関数Ｇｅ  に対応したタップ長Ｌを表わす演算パラメータが、ダクト２の温度及び湿度に応じて複数に区分された各環境状態毎に記憶され、伝達関数記憶部５８には、ＤＦ３４にて騒音信号に対する補正値Ｈを生成するのに使用される伝達関数Ｇｓ  を表わす演算パラメータが、ダクト２の温度及び湿度に応じて複数に区分された各環境状態毎に記憶されている。
【００７２】
また次に、環境判定部５４は、本発明の演算パラメータ変更手段及び環境変化判定手段に相当する。即ち、環境判定部５４は、Ａ／Ｄ変換器５３から入力されるダクト２の温度及び湿度を表わす検出信号に基づき、ダクト２の環境状態が変化したか否かを判定し、環境状態が変化していれば、現在の環境状態が予め区分された環境状態のいずれに相当するか否かを判断して、その判断結果に応じた演算パラメータ（つまりＧｅ  ，Ｌ，Ｇｓ  ）を、各伝達関数記憶部５６，５８から、ＤＦ３８，収束係数演算部４６，及びＤＦ３４に夫々出力させる。
【００７３】
一方、騒音レベル判定部５０は、本発明の残留騒音判定手段及び更新禁止手段に相当するものであり、Ａ／Ｄ変換器２６から入力される残留騒音信号ｅが所定の目標レベル以下であるか否かを判定して、残留騒音信号ｅが目標レベル以下であれば、その後残留騒音信号ｅが目標レベルを越えるか、環境判定部５４にてダクト２の環境状態が変化したと判断されるまで、フィルタ係数演算部４０によるフィルタ係数の更新を禁止させる。
【００７４】
また、出力レベル判定部４８は、本発明の制御音信号判定手段及びフィルタ係数補正手段に相当するものであり、ＡＤＦ３２にて生成された制御音信号Ｙが予め設定された上限値を越えたか否かを判定し、制御音信号Ｙが上限値を越えている場合には、フィルタ係数演算部４０に対してフィルタ係数Ｗに１より小さい補正係数β（実施結果では、βは０．９５〜０．９９程度が望ましい）にて通常より小さい値に補正させる。
【００７５】
このようにデジタル信号処理部３０においては、スピーカ１４からダクト２内に放射させる制御音を制御するための各種演算処理が実行されるが、各演算処理を実行する上記各部は、予め設定された手順に従い各演算処理を繰返し実行する。そこで次に、上記のようにデジタル信号処理部３０において繰返し実行される上記各演算処理の実行手順を図２に示すフローチャートに沿って説明する。
【００７６】
図２に示す如く、デジタル信号処理部３０が起動されると、まずＳ１００（Ｓはステップを表わす）にて、以降の処理で使用されるフラグＦａ，Ｆｂをリセット（０）したり、各種パラメータに初期値を設定する初期設定処理を実行する。
そして、続くＳ１１０にて、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号をＡ／Ｄ変換器５３を介して読込み、Ｓ１２０にて、その読み込んだ検出信号（つまりダクト２の現在の環境状態）に応じた伝達関数Ｇｓ  ，Ｇｅ  及びタップ長Ｌを、伝達関数記憶部５６，５８としてのメモリから読出し、これら各値を以降の演算処理にて使用する演算パラメータとして設定する。
【００７７】
このようにＳ１２０にて、伝達関数Ｇｓ  ，Ｇｅ  等の演算パラメータが設定されると、Ｓ１３０に移行し、騒音検出マイク１０からＡ／Ｄ変換器２５を介して入力される騒音信号から、後述のＳ２２０にて算出された最新の補正値Ｈ（ｎ）  を減じることにより、ダクト２内の真の騒音信号Ｘ（ｎ）  を算出する、加算部３６としての演算処理を実行する。尚、デジタル信号処理部３０が起動された直後には、補正値Ｈ（ｎ）  が未だ演算されていないことから、この場合には、補正値Ｈ（ｎ）  として、Ｓ１００にて初期設定した初期値が使用される。
【００７８】
そして、続くＳ１４０では、Ｓ１３０にて算出した騒音信号Ｘ（ｎ）  とＳ１２０にて設定した最新の伝達関数Ｇｅ  とに基づき、前記（４）  式を用いて、フィルタ係数Ｗ更新のためのリファレンス信号Ｒ（ｎ）  を算出する、ＤＦ３８としての演算処理を実行する。
【００７９】
次にＳ１５０では、前記（８）  式を用いて収束係数μを算出するのに必要なパラメータである、現時刻（ｎ）  の騒音信号Ｘ（ｎ）  の自乗総和ΣＸ（ｎ）２を、Ｓ１３０にて算出した騒音信号Ｘ（ｎ）  に基づき算出し、続くＳ１６０にて、この算出した自乗総和ΣＸ（ｎ）２と、Ｓ１２０にて設定したタップ長Ｌと、定数αとに基づき、前記（８）  式を用いて収束係数μを算出する、収束係数演算部４６としての演算処理を実行する。
【００８０】
こうして収束係数μが算出されると、今度はＳ１７０にて、フラグＦｂがリセット（０）されているか否かを判断し、フラグＦｂがリセットされていれば、Ｓ１８０に移行し、フラグＦｂがセット（１）されていれば、Ｓ２１０に移行する。尚、このフラグＦｂは、後述の処理により、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ  以下であると判断されたときにセットされ、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ  を越えるか、環境状態が変化したときにリセットされるフラグＦｂである。つまり、Ｓ１７０では、フラグＦｂの状態から、フィルタ係数Ｗの更新を行なうか否かを判定する。
【００８１】
次に、フラグＦｂがリセットされており、Ｓ１７０にてフィルタ係数Ｗの更新を行なうと判定された場合に実行されるＳ１８０では、フラグＦａがリセットされているか否かを判断し、フラグＦａがリセットされていればＳ１９０に移行し、逆にフラグＦａがセットされていれば、Ｓ２００に移行する。尚、このフラグＦａは、以降の処理で、制御音信号Ｙが予め設定された上限値Ｙｍａｘ  を越えたと判断されたときにセットされ、逆に制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ  以下であるときにリセットされるフラグである。つまり、Ｓ１８０では、このフラグＦａの状態から制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ  を越えたか否かを判断する。
【００８２】
次に、フラグＦａがリセットされており、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ  以下であるときに実行されるＳ１９０では、現在のフィルタ係数Ｗ（ｎ）  と、Ｓ１４０にて算出されたリファレンス信号Ｒ（ｎ）  と、Ｓ１６０にて算出された収束係数μと、残留騒音検出マイク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅ（ｎ）  とに基づき、前記（７）  式をそのまま用いてフィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）  を算出（更新）する。
【００８３】
また逆に、フラグＦａがセットされており、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ  を越えているときに実行されるＳ２００では、現在のフィルタ係数Ｗ（ｎ）  と、Ｓ１４０にて算出されたリファレンス信号Ｒ（ｎ）  と、Ｓ１６０にて算出された収束係数μと、残留騒音検出マイク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅ（ｎ）  とに基づき、前記（７）  式に補正係数β（β＜１）を乗じた次式（９）
Ｗ（ｎ＋１）  ＝β｛Ｗ（ｎ）  −２μ・ｅ（ｎ）  ・Ｒ（ｎ）  ｝    …（９）
を用いてフィルタ係数Ｗ（ｎ＋１）  を算出（更新）する。つまり、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ  を越えている場合には、通常用いられるフィルタ係数Ｗの演算式（７）  式に補正係数βを乗じた演算式（９）  を用いることにより、フィルタ係数Ｗを通常より小さい値に補正するのである。
【００８４】
このように、フィルタ係数演算部４０としてのＳ１９０又はＳ２００にてフィルタ係数Ｗが更新されるか、Ｓ１７０にてフィルタ係数Ｗの更新を実行しないと判断されると、Ｓ２１０に移行して、現在設定されている最新のフィルタ係数Ｗと、Ｓ１３０にて算出された補正後の騒音信号Ｘ（ｎ）  とに基づき、前記（２）  式を用いて制御出力（つまり制御音信号）Ｙ（ｎ）  を算出する、ＡＤＦ３２としての演算処理を実行する。
【００８５】
そして続くＳ２２０では、Ｓ２１０にて算出した制御音信号Ｙ（ｎ）  と、Ｓ１２０にて設定された最新の伝達関数Ｇｓ  とに基づき、前記（０）  式を用いて、次回にＳ１３０にて騒音信号Ｘ（ｎ）  を算出するのに使用される補正値Ｈ（ｎ）  を算出する、ＤＦ３４としての演算処理を実行する。
【００８６】
次に、Ｓ２３０では、Ｓ２１０にて算出した制御音信号Ｙが予め設定された上限値Ｙｍａｘ  以下であるか否かを判断する、出力レベル判定部４８としての判定処理を実行する。そして、制御音信号Ｙが上限値を越えている場合には、上記Ｓ２００にてフィルタ係数Ｗを更新させるために、Ｓ２４０にてフラグＦａをセットした後、上記Ｓ１３０に移行し、逆に、制御音信号Ｙが上限値Ｙｍａｘ  以下であれば、上記Ｓ１９０にてフィルタ係数Ｗを更新させるために、Ｓ２５０にてフラグＦａをリセットし、Ｓ２６０に移行する。
【００８７】
Ｓ２６０では、残留騒音検出マイク１２からＡ／Ｄ変換器２６を介して入力される残留騒音信号ｅの信号レベルを検出し、続くＳ２７０にて、その検出した残留騒音信号ｅの信号レベルが予め設定された目標レベルｅｏ  以下であるか否かを判断する、騒音レベル判定部５０としての判定処理を実行する。そして、残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ  を越えていれば、フィルタ係数Ｗの更新を実行させるために、Ｓ２８０にてフラグＦｂをリセットした後、上記Ｓ１３０に移行し、逆に残留騒音信号ｅの信号レベルが目標レベルｅｏ  以下であれば、フィルタ係数Ｗの更新を禁止するために、Ｓ２９０にてフラグＦｂをセットし、Ｓ３００に移行する。
【００８８】
次にＳ３００では、温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号をＡ／Ｄ変換器５３を介して読込み、Ｓ３１０にて、その読み込んだ温度センサ１６及び湿度センサ１８からの検出信号（つまりダクト２の現在の環境状態）が、伝達関数Ｇｓ  ，Ｇｅ  及びタップ長Ｌ等の演算パラメータを変更すべき状態まで変化したか否かを判断する、環境判定部５４としての判定処理を実行する。そして、Ｓ３１０にて、環境状態が変化していないと判断された場合には、そのまま上記Ｓ１３０に移行し、逆に環境状態が変化したと判断されると、フィルタ係数Ｗの更新を通常通り実行させるために、Ｓ３２０にてフラグＦｂをリセットする。そして、Ｓ３２０にてフラグＦｂをリセットした後は、変化した環境状態に対応した演算パラメータを再設定するために、上記Ｓ１２０に移行する。
【００８９】
以上説明したように、本実施例のアクティブ型騒音低減装置においては、ＡＤＦ３２のフィルタ係数Ｗを更新するに当たって使用される収束係数μを、全騒音信号の自乗総和に基づき、前記（８）  式を用いて逐次算出するようにしているため、ダクト２の実際の騒音状態に応じて常に最適な収束係数μを設定することができ、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることができる。
【００９０】
また、ＤＦ３８，ＤＦ３４のフィルタ係数（つまり伝達関数Ｇｅ  ，Ｇｓ  ）や、収束係数μを演算するのに使用されるＤＦ３８のフィルタ係数のタップ長Ｌは、ダクト２の環境状態（温度・湿度）に応じて変化するが、本実施例では、予め、複数に区分した各環境状態毎に、各環境状態に適合したフィルタ係数及びタップ長Ｌを設定・記憶しておき、これら複数のフィルタ係数及びタップ長Ｌの中から現在の環境状態に対応したフィルタ係数及びタップ長Ｌを選択して、ＤＦ３４，ＤＦ３８，収束係数演算部４６による演算処理を実行させる。従って、本実施例によれば、ＤＦ３４，ＤＦ３８，収束係数演算部４６において、ダクト２の環境状態の影響されることなく、現在の環境状態に対応した正確な演算結果を得ることができ、これによっても、残留騒音を速やかに且つ確実に目標レベル以下に収束させることができる。
【００９１】
また更に、本実施例では、残留騒音の信号レベルが予め設定された目標レベル以下に達した場合には、その後、残留騒音の信号レベルが目標レベルを越えるか、ダクト２の環境状態が変化するまでの間、フィルタ係数演算部４０によるフィルタ係数Ｗの更新を禁止する。このため、残留騒音を目標レベル以下に低減できているときに、フィルタ係数の更新を継続することによって、フィルタ係数を最適値から外れる方向に更新してしまい、制御を却って悪化させてしまうといったことはなく、制御の安定性を向上できる。
【００９２】
また、本実施例では、ＡＤＦ３２により生成した制御音信号が予め設定された上限値を越えた場合には、その後、制御音信号が上限値以下になるまで、フィルタ係数Ｗを前記（９）  式を用いて更新することにより、フィルタ係数Ｗを補正係数βにて通常より小さい値に補正する。このため、本発明によれば、収束係数μの誤演算等によって生じる制御の発散を未然に防止して、制御を安定性を向上することができる。
【００９３】
そしてこのように、本実施例では、デジタル信号処理部３０において各種演算処理を実行するのに使用される各パラメータを、ダクト２内の騒音状態，環境状態に対応した最適値になるように設定し、またその制御結果（残留騒音，制御音）を監視しながら、ＡＤＦ３２のフィルタ係数Ｗの更新を禁止したり、フィルタ係数Ｗを補正するようにしているので、これら各対策の相乗作用によって、ダクト２内，延いてはダクト２の吹出口から空調空気を受ける室内の騒音を、騒音状態，環境状態に影響されることなく、常に良好に低減することが可能になる。
【００９４】
また更に、本実施例では、こうしたデジタル信号処理部３０における演算処理の改善に加えて、騒音検出マイク１０及び残留騒音検出マイク１２をダクト２の側面に設けた防風板９の陰に固定し、しかもその上流側に空気の流れを層流状態に整流する断面ハニカム格子状の整流部品８ａ，８ｂを設けることにより、ダクト２内の騒音及び残留騒音を、その周波数特性を変化させることなく、各マイク１０，１２にて正確に検出できるようにしている。従って、本実施例によれば、デジタル信号処理部３０に入力される騒音信号及び残留騒音信号のコヒーレンスを高めることができ、これによっても、制御精度を向上して、ダクト２内の騒音低減効果を高めることができる。
【００９５】
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明はこうした実施例に限定されることはなく、種々の態様をとることができる。例えば、本実施例では、送風器６からの空調空気を車室内に送風するダクト２内の騒音を低減する装置について説明したが、室内の複数箇所の騒音を検出して、複数のスピーカから室内に向けて制御音を放射することにより、室内の騒音を直接低減する装置であっても、本発明を適用して、上記と同様の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わすブロック図である。
【図２】実施例のデジタル信号処理部における演算処理の実行手順を表わすフローチャートである。
【図３】従来のアクティブ型騒音低減装置の構成を表わすブロック図である。
【符号の説明】
２…ダクト    ４…吸音材    ６…送風器    ８ａ，８ｂ…整流部品
９…防風板    １０…騒音検出マイク    １２…残留騒音検出マイク
１４…スピーカ    １６…温度センサ    １８…湿度センサ
２０…コントローラ    ２１，２２，４３，５２…増幅器
２３，２４，４２…アナログフィルタ    ２５，２５，５３…Ａ／Ｄ変換器
４１…Ｄ／Ａ変換器    ３０…デジタル信号処理部
３２…ＡＤＦ（適応デジタルフィルタ）    ４０…フィルタ係数演算部
３４，３８…ＤＦ（デジタルフィルタ）    ３６…加算部
４６…収束係数演算部    ４８…出力レベル判定部    ５４…環境判定部
５０…騒音レベル判定部    ５６，５８…伝達関数記憶部
【図１】
0003545082.tif 000004
【図２】
0003545082.tif 000005
【図３】
0003545082.tif 000006