(57)【要約】【課題】開口面積を十分とることで窓の機能を確保しつつ、空間伝達関数の変化に追従し、音の低減を可能とする能動消音装置を提供すること。【解決手段】レファレンスマイク１１ａ〜１１ｃ及びエラーマイク１３ａ〜１３ｄの出力信号に基づいてエラーマイク１３ａ〜１３ｄにより検出される音圧レベルを最小限にするように制御音の振幅・位相を算出する制御装置３０と、回転窓１３０の回転位置を検出する角度検出センサ１５と、角度検出センサ１５により検出された回転窓１３０の回転位置に基づいて、付加音源スピーカ１２ａ〜１２ｆのうち、制御音を発生させる付加音源スピーカを選択する選択制御装置４０とを備えている。【選択図】    図１
2004341056.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源と受音位置との間に配置されるとともに、開口部とこの開口部に開閉自在に取付けられた回転壁を有する遮音壁に取付けられる能動消音装置において、
上記開口部に入射する伝達音の音圧レベルを検出するレファレンスマイクと、
上記開口部を通過した伝達音の音圧レベルを検出するエラーマイクと、
上記音源からの伝達音に干渉する制御音を発生させる複数の付加音源と、
上記レファレンスマイク及び上記エラーマイクの出力信号に基づいて上記エラーマイクにより検出される音圧レベルを最小限にするように上記制御音の振幅・位相を算出する制御音算出部と、
上記回転壁の回転位置を検出する角度検出センサと、
上記角度検出センサにより検出された上記回転壁の回転位置に基づいて、上記複数の付加音源のうち、上記制御音を発生させる付加音源を選択する選択制御装置とを備えていることを特徴とする能動消音装置。
【請求項２】
上記選択制御装置は、上記回転壁の回転位置毎の空間伝達関数に基づいて制御を行うものであることを特徴とする請求項１に記載の能動消音装置。
【請求項３】
上記付加音源は、上記固定壁及び上記回転壁に少なくとも１つずつ設けられていることを特徴とする請求項１に記載の能動消音装置。
【請求項４】
上記固定壁の開口部を臨む位置には、中空部が形成され、外部に向けた孔部を有するとともに、上記付加音源のうち少なくとも１つの付加音源は上記中空部内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の能動消音装置。
【請求項５】
上記回転壁は、フレームとこのフレームに嵌め込まれた窓部とを備え、上記フレームは中空状に形成され、外部に向けた孔部を有するとともに、上記付加音源のうち少なくとも１つの付加音源は上記フレーム内に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の能動消音装置。
【請求項６】
上記孔部は複数設けられていることを特徴とする請求項４又は５に記載の能動消音装置。
【請求項７】
上記孔部には、蓋部が開閉自在に設けられていることを特徴とする請求項６に記載の能動消音装置。
【請求項８】
上記レファレンスマイクは複数設けられ、
上記選択制御装置は、上記回転壁の回転位置に基づいて、上記レファレンスマイクのうち、音圧レベルを検出するものを選択することを特徴とする請求項１に記載の能動消音装置。
【請求項９】
上記エラーマイクは複数設けられ、
上記選択制御装置は、上記回転壁の回転位置に基づいて、上記複数のエラーマイクのうち、音圧レベルを検出するものを選択することを特徴とする請求項１に記載の能動消音装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、遮音壁に形成された開口部が開閉自在の回転窓等の回転板体によって開閉される場合に用いられる能動消音装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
遮音壁に形成された開口部から放射される放射音を低減する騒音制御技術としては、セミアクティブ方式とアクティブ方式とが知られている。セミアクティブ方式の代表例としては、遮音パネルと呼ばれ、通気性と遮音性を両立させたものがある。遮音パネルは共鳴構造を持った通気口（共鳴管）と持たない通気口（直管）の複数の通気口を有し、音が通過する際に共鳴し、位相反転する性質を利用し、両者を隣接配置することで、干渉を発生させて、全体の通気口放射音を抑制するものである。これにより、遮音パネル自体の遮音効果を高めている。
【０００３】
一方、アクティブ方式は、制御対象とする騒音の波長と開口部寸法との関係で方式がさらに大別される。開口部の長手寸法が半波長未満の場合は、開口部放射音を開口部中心に１個の点音源があると近似できることから、この周囲に制御音源と１本の制御マイクを設置し、１本のマイク音圧を最小化することで、点音源の音響パワー、すなわち、開口部放射音響パワーを最小化できるものが知られている（特許文献１参照）。制御マイクを開口面に設置しないため、開口面積は１００％のままで低減できるのが大きな特徴である。
【０００４】
これに対して、開口部の長手寸法が半波長以上あり、複数の点音源でも近似できない場合は、開口部面上に複数の制御マイクを設置し、開口部を通過するエネルギーを評価関数に採り、これを最小化する方式がある。低周波音に限らず、高周波音まで低減できるのが大きな特徴である。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０６−１５３９２０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した能動消音方法であると次のような問題があった。すなわち、セミアクティブ方式では６００Ｈｚ以上から数ｋＨｚまでの高音域で大幅な効果があるが、低音域で効果が無く、かつ、開口率が最大２２％であることから、窓のような用途には使えない。
【０００７】
一方、アクティブ方式のうち、開口部の長手寸法が半波長未満の場合は、主に低周波音にしか効果は無いという問題があった。また、開口部の長手寸法が半波長以上の場合には、開口部面に複数の制御マイクを設置することから、窓の機能や景観を損ねる、或いはこれらを解決してもなお、低減できる周波数帯域が低周波に限られる等の問題があった。
【０００８】
さらに、回転窓の回転位置によって空間伝達関数が変化する場合であっても、その点を考慮した制御を行っていないことから、低減効果が発揮できない場合があった。
【０００９】
そこで本発明は、開口面積を十分とることで窓の機能を確保しつつ、景観の妨げに成ること無しに、低音域から高音域まで広帯域に渡り、かつ、空間伝達関数の変化に追従し、音の低減が可能となる能動消音装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決し目的を達成するために、本発明の能動消音装置は次のように構成されている。
【００１１】
（１）騒音源と受音位置との間に配置されるとともに、開口部とこの開口部に開閉自在に取付けられた回転壁を有する遮音壁に取付けられる能動消音装置において、上記開口部に入射する伝達音の音圧レベルを検出するレファレンスマイクと、上記開口部を通過した伝達音の音圧レベルを検出するエラーマイクと、上記音源からの伝達音に干渉する制御音を発生させる複数の付加音源と、上記レファレンスマイク及び上記エラーマイクの出力信号に基づいて上記エラーマイクにより検出される音圧レベルを最小限にするように上記制御音の振幅・位相を算出する制御音算出部と、上記回転壁の回転位置を検出する角度検出センサと、上記角度検出センサにより検出された上記回転壁の回転位置に基づいて、上記複数の付加音源のうち、上記制御音を発生させる付加音源を選択する選択制御装置とを備えていることを特徴とする。
【００１２】
（２）上記（１）に記載された能動消音装置であって、上記選択制御装置は、上記回転壁の回転位置毎の空間伝達関数に基づいて制御を行うものであることを特徴とする。
【００１３】
（３）上記（１）に記載された能動消音装置であって、上記付加音源は、上記固定壁及び上記回転壁に少なくとも１つずつ設けられていることを特徴とする。
【００１４】
（４）上記（１）に記載された能動消音装置であって、上記固定壁の開口部を臨む位置には、中空部が形成され、外部に向けた孔部を有するとともに、上記付加音源のうち少なくとも１つの付加音源は上記中空部内に設けられていることを特徴とする。
【００１５】
（５）上記（１）に記載された能動消音装置であって、上記回転壁は、フレームとこのフレームに嵌め込まれた窓部とを備え、上記フレームは中空状に形成され、外部に向けた孔部を有するとともに、上記付加音源のうち少なくとも１つの付加音源は上記フレーム内に設けられていることを特徴とする。
【００１６】
（６）上記（５）に記載された能動消音装置であって、上記孔部は複数設けられていることを特徴とする。
【００１７】
（７）上記（６）に記載された能動消音装置であって、上記孔部には、蓋部が開閉自在に設けられていることを特徴とする。
【００１８】
（８）上記（１）に記載された能動消音装置であって、上記レファレンスマイクは複数設けられ、上記選択制御装置は、上記回転壁の回転位置に基づいて、上記レファレンスマイクのうち、音圧レベルを検出するものを選択することを特徴とする。
【００１９】
（９）上記（１）に記載された能動消音装置であって、上記エラーマイクは複数設けられ、上記選択制御装置は、上記回転壁の回転位置に基づいて、上記複数のエラーマイクのうち、音圧レベルを検出するものを選択することを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）〜（ｃ）は本発明の一実施の形態に係る能動消音装置１０が取付けられた遮音壁１００を示す図であって、（ａ）は音源Ｐ側から見た正面図、（ｂ）は（ａ）中Ｘ−Ｘで切断して矢印方向に見た断面図、（ｃ）は受音位置Ｑ側から見た正面図である。また、図２はレファレンスマイク１１ａ〜１１ｃ、付加音源スピーカ１２ａ〜１２ｆ、エラーマイク１３ａ〜１３ｄ、制御装置３０間の信号・制御音等の流れを概念的に示す説明図、図３はデバイス制御装置４０を示すブロック図である。
【００２１】
遮音壁１００は、板状の固定壁部１１０と、この固定壁部１１０のほぼ中央に設けられた開口部１２０と、この開口部１２０に軸Ｃを中心にして回転自在に取付けられた回転窓（回転壁）１３０とを備えている。なお、固定壁部１１０の音源Ｐ側の面を音源面１１１、受音位置Ｑ側の面を受音面１１２と称する。また、開口部１２０の縁部には、角枠状のフレーム部１２１が嵌め込まれている。さらに、回転窓１３０は、窓枠１３１と、この窓枠１３１に嵌め込まれたガラス部１３２とを備えている。なお、ガラス部１３２の音源Ｐ側を音源面１３３、受音位置Ｑ側の面を受音面１３４と称する。
【００２２】
能動消音装置１０は、３つの参照マイク１１ａ〜１１ｃと、６つの付加音源スピーカ１２ａ〜１２ｆと、４つのエラーマイク１３ａ〜１３ｄと、回転窓１３０の回転位置に基づいて角度信号を出力する回転窓角度検出センサ１５と、これらを連係制御する制御部２０とを備えている。
【００２３】
参照マイク１１ａは音源面１１１であって開口部１２０の上側、参照マイク１１ｂは音源面１１１であって開口部１２０の下側、参照マイク１１ｃはガラス部１３２の音源面１３３に取付けられている。付加音源スピーカ１２ａ〜１２ｄは、音源面１１１であって開口部１２０の周辺部、付加音源スピーカ１２ｅ，１２ｆは回転窓１３０の音源面１３３に取付けられている。エラーマイク１３ａは受音面１１２であって開口部の左側、エラーマイク１３ｂは受音面１１２であって開口部の右側、エラーマイク１３ｃは受音面１１２であって開口部の下側、エラーマイク１３ｄは回転窓１３０の受音面１３４に取付けられている。
【００２４】
制御部２０は、リファレンスマイク１１ａ〜１１ｃのマイク信号を元に生成した信号をスピーカから放射し、エラーマイク１３ａ〜１３ｄで観測する入射音と制御音との合成音が最小になるように付加音源スピーカへ１２ａ〜１２ｆの入力信号を制御する制御装置３０と、回転窓角度検出センサ１５の回転位置情報に基づいて、参照マイク１１ａ〜１１ｃ、付加音源スピーカ１２ａ〜１２ｆ、エラーマイク１３ａ〜１３ｄのいずれのデバイスを用いるのかを選択するデバイス制御部４０とを備えている。
【００２５】
デバイス制御装置４０は、回転窓１３０の回転位置に基づいていずれのデバイスを用いるのかの組合せテーブルを記憶する選択デバイス記憶部４１と、この選択デバイス記憶部４１に記憶されたテーブルに基づいて使用するデバイスを制御するデバイス選択制御装置４２とを備えている。
【００２６】
このように構成された能動消音装置１０では、次のようにして音源Ｐから受音位置Ｑまでの伝達音を低減する。なお、この能動消音装置１０では、回転窓１３０の回転位置によって空間伝達関数が変化するのに追従して最適な音の低減効果を得るようにするものである。
【００２７】
すなわち、回転窓１３０を開閉し、適当な回転位置で停止させる。このとき、回転窓１３０の回転位置が回転窓角度検出センサ１５により検出され、選択デバイス記憶部４１に入力される。選択デバイス記憶部４１には、回転位置によって空間伝達関数に基づく適切なデバイスの組合せがテーブルとして記憶されているので、用いるデバイスを特定する情報がデバイス選択制御装置４２に送られる。
【００２８】
デバイス選択制御装置４２では、選択されたデバイス、すなわちレファレンスマイク１１ａ〜１１ｃ、付加音源スピーカ１２ａ〜１２ｆ、エラーマイク１３ａ〜１３ｄを稼働させる。
【００２９】
ここで選択されたデバイスをレファレンスマイク１１ａ、付加音源スピーカ１２ａ，１２ｄ、エラーマイク１３ａとする。音源Ｐからの開口部１２０への入射音の音圧レベルはレファレンスマイク１１ａにより検出される。この音圧レベルはレファレンス信号として制御装置３０に入力される。この制御装置３０では、レファレンス信号に基づいて付加音源スピーカ１２ａ，１２ｄで発生させ、音源Ｐからの伝達音と干渉するように制御音の振幅・位相を算出する。音源Ｐからの伝達音と制御音との合成音はエラーマイク１３ａに入力され音圧レベルが検出される。音圧レベルはフィードバック信号として制御装置３０に入力され、音圧レベルが最小となるように制御音の振幅・位相を調整する。
【００３０】
図４及び図５は、能動消音装置１０の効果を示す図である。図４に示すように代表周波数が４００Ｈｚの音源Ｐからの伝達音を低減する場合、（ａ）に示す能動消音装置１０による制御が行われた場合の方が（ｂ）に示す遮音壁１００のみの場合に比べて受音位置Ｑ側の広範囲にわたって伝達音の音圧レベルが低減されていることがわかる。また、受音位置Ｑにおいても図５に示すように音圧レベルが低減されていることがわかる。
【００３１】
上述したように、能動消音装置１０によれば、回転窓１３０の回転位置に空間伝達関数が変化するのに追従して最適な音の低減効果が得られる。
【００３２】
図６は上述した能動消音装置１０の変形例を示す図である。図６において図１と同一機能部分には同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。上述した能動消音装置１０の付加音源スピーカ１２ｂ，１２ｃを音源面１１１に取付けるようにしているが、本変形例においては、フレーム１２１を中空状に形成し、その内部に付加音源スピーカ１２ｇを取付けるとともに、複数の噴出穴（孔部）１６ａ，１６ｂと、これら噴出穴１６ａ，１６ｂを自在に開閉する開閉機構１７ａ，１７ｂを設けるようにした。これにより、音源面１１１に取付けるべき付加音源スピーカを外部から見えないようにすることができることから、景観を損ねることが無く、通気の妨げにならないというメリットがある。また、フレーム１２１を音伝播ダクト、さらには共鳴管として用いることで付加音源スピーカの数と消費電力をも低減させる効果を得ることができ、コンパクトな構成を取ることが可能となる。
【００３３】
また、開閉機構１７ａ，１７ｂを回転窓１３０の回転位置に基づいて開閉することで、付加音源スピーカ１２ｇからの制御音の発生位置を変化させることができる。
【００３４】
なお、フレーム１２１の中空部に付加音源スピーカ１２ｇを取付ける代わりに、回転窓１３０の窓枠１３１を中空状に形成し、内部に付加音源スピーカを取付けるようにしてもよい。
【００３５】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、、開口面積を十分とることで窓の機能を確保しつつ、景観の妨げに成ること無しに、低音域から高音域まで広帯域に渡り、かつ、空間伝達関数の変化に追従し、音の低減が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る能動消音装置を開口部を有する遮音壁に適用した状態を示す図。
【図２】同能動消音装置における信号・制御音の流れを示すブロック図。
【図３】同能動消音装置における各デバイスの選択方法を示す説明図。
【図４】同能動消音装置の性能を示す説明図。
【図５】同能動消音装置による低減量の平均値により性能を示す図。
【図６】同能動消音装置の変形例に係るフレームの要部を示す斜視図。
【符号の説明】
１０…能動消音装置、１１ａ〜１１ｃ…参照マイク、１２ａ〜１２ｆ…付加音源スピーカ、１３ａ〜１３ｄ…エラーマイク、１５…回転窓角度検出センサ、２０…制御部、３０…制御装置、４０…デバイス制御部、４１…選択デバイス記憶部、４２…デバイス選択制御装置、１２０…開口部、１３０…回転窓。
【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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