(57)【要約】【課題】雑音源に対して直接振動を加えることで、小型で且つ簡易的な装置構成で雑音を除去することができる雑音除去装置を提供する。【解決手段】雑音源から発生した雑音を検知する第１振動検知センサ２１と、前記雑音源に振動を加えるアクチュエータ２２と、前記アクチュエータ２２により加えられた振動を検知する第２振動検知センサ２３と、前記第１振動検知センサ２１が検知した雑音信号、及び、前記第２振動検知センサ２３が検知した振動信号に基づいて、前記雑音信号が弱くなるように前記アクチュエータ２２の振動状態を制御する制御部１３とを備える。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
雑音源から発生した雑音を検知する雑音検知手段と、
前記雑音源に振動を加える加振手段と、
前記加振手段により加えられた振動を検知する振動検知手段と、
前記雑音検知手段が検知した雑音信号、及び、前記振動検知手段が検知した振動信号に基づいて、前記雑音信号が弱くなるように前記加振手段の振動状態を制御する振動制御手段とを備えることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項２】
請求項１に記載の雑音除去装置において、
前記雑音源が空調設備において風量の調整を行うダンパであり、
前記雑音検知手段が前記ダンパの羽部に装着され、前記加振手段が前記ダンパの軸又は羽部に装着されることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項３】
請求項１に記載の雑音除去装置において、
前記雑音源が空調設備において風量の調整を行うダンパであり、
前記雑音検知手段が前記ダンパの羽部の近傍に設置されたマイクであり、前記加振手段が前記ダンパの軸又は羽部に装着されることを特徴とする雑音除去装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかに記載の雑音除去装置において、
前記振動制御手段が、適応フィルタにより前記雑音信号が弱くなるように前記加振手段の振動状態を制御することを特徴とする雑音除去装置。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれかに記載の雑音除去装置において、
前記振動制御手段が、オペアンプを用いたＰＩＤ制御により前記雑音信号が弱くなるように前記加振手段の振動状態を制御することを特徴とする雑音除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雑音を発生する雑音源に振動を加えて雑音を除去する雑音除去装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
雑音を除去する技術として、一般的にＡＮＣ（アクティブノイズコントロール）の技術が知られている。ＡＮＣは、雑音に対して当該雑音と逆位相の音を発生させることで、雑音を音で消す技術である。ＡＮＣの技術を利用するためには、雑音と逆位相の音を発生する消音スピーカが必要となる。このため、消音スピーカを設置するスペースの確保が難しいような狭小領域（例えば、空調用のダクトや吹出口等）では、ＡＮＣ技術の利用が困難であるといった問題がある。特に、雑音が大きい場合には大型の消音スピーカが必要となり、消音スピーカの設置場所の確保やコスト面で大きな問題がある。
【０００３】
このような問題を解決するための技術として、例えば、消音チャンバのような装置が知られている。消音チャンバは、空調用の吸排気のダクト等に設置され、内壁に張着された吸音材によりダクト内を流動する空気の振動による雑音を除去するものである。また、これに関連して、空調に関する雑音除去の技術として例えば特許文献１に示す技術が開示されている。
【０００４】
特許文献１に示す技術は、ケーシング１２と、ケーシング１２前面に着脱可能に設けられ、空気の吹き出し空間に面して取りつけられる外枠部材と、ケーシングの内部側であって、流路に交差するように設けられ、複数の通気孔２２ａを備えた固定羽根２２と、この固定羽根２２と固定羽根２２の通気孔２２ａに対応して設けられた複数の通気孔２４ａを備える可動羽根２４と、を有するダンパ羽根部１６と、可動羽根２４を駆動させて前記通気孔２２ａ、２４ａの開閉を行なわせる駆動装置２８と、を有し、駆動装置２８は、モータ３０と、このモータ３０の回転を可動羽根２４のスライド移動に変換させる変換機構３２と、を備えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１６０２３７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、上記消音チャンバでは、ダンパの振動音や羽による風切音を消音することができないといった問題がある。また、特許文献１に示す技術においては、通気孔の形状を風流れ上流側に向けて拡大するように形成することで、気流を円滑にして騒音の発生を減少させることが記載されているが、通気孔の形状を工夫するだけでは雑音の除去に限界があると共に、常時変化する風量や風向に応じた雑音の除去を行うことができないという課題を有する。
【０００７】
本発明は、雑音源に対して直接振動を加えることで、小型で且つ簡易的な装置構成で雑音を除去することができる雑音除去装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る雑音除去装置は、雑音源から発生した雑音を検知する雑音検知手段と、前記雑音源に振動を加える加振手段と、前記加振手段により加えられた振動を検知する振動検知手段と、前記雑音検知手段が検知した雑音信号、及び、前記振動検知手段が検知した振動信号に基づいて、前記雑音信号が弱くなるように前記加振手段の振動状態を制御する振動制御手段とを備えるものである。
【０００９】
このように、本発明に係る雑音除去装置においては、雑音源から発生した雑音を検知し、検知した雑音信号が弱くなるように雑音源に振動を加える加振手段を制御するため、発生した雑音に応じた振動（雑音を削減する振動）を雑音源に直接加えることで、雑音を確実に除去することができるという効果を奏する。
【００１０】
本発明に係る雑音除去装置は、前記雑音源が空調設備において風量の調整を行うダンパであり、前記雑音検知手段が前記ダンパの羽部に装着され、前記加振手段が前記ダンパの軸又は羽部に装着されるものである。
【００１１】
このように、本発明に係る雑音除去装置においては、雑音源が空調設備において風量の調整を行うダンパであり、雑音検知手段が前記ダンパの羽部に装着され、加振手段がダンパの軸又は羽部に装着されるため、ダンパの羽部で生じる雑音を当該ダンパを振動させることで確実に除去することができるという効果を奏する。
【００１２】
本発明に係る雑音除去装置は、前記雑音源が空調設備において風量の調整を行うダンパであり、前記雑音検知手段が前記ダンパの羽部の近傍に設置されたマイクであり、前記加振手段が前記ダンパの軸又は羽部に装着されるものである。
【００１３】
このように、本発明に係る雑音除去装置においては、雑音源が空調設備において風量の調整を行うダンパであり、雑音検知手段が前記ダンパの羽部の近傍に設置されたマイクであり、加振手段がダンパの軸又は羽部に装着されるため、ダンパの羽部で生じる風切音を当該ダンパを振動させることで確実に除去することができるという効果を奏する。
【００１４】
本発明に係る雑音除去装置は、前記振動制御手段が、適応フィルタにより前記雑音信号が弱くなるように前記加振手段の振動状態を制御するものである。
【００１５】
このように、本発明に係る雑音除去装置においては、適応フィルタにより雑音信号が弱くなるように加振手段の振動状態を制御するため、風量や風向などの変化に対応してリアルタイムに最適な雑音除去を行うことができるという効果を奏する。
【００１６】
本発明に係る雑音除去装置は、前記振動制御手段が、オペアンプを用いたＰＩＤ制御により前記雑音信号が弱くなるように前記加振手段の振動状態を制御するものである。
【００１７】
このように、本発明に係る雑音除去装置においては、オペアンプを用いたＰＩＤ制御により雑音信号が弱くなるように加振手段の振動状態を制御するため、非常に簡易的な構成で且つ高速な雑音除去処理を実現することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態における雑音源であるダンパの構造の一例を示す図である。
【図２】第１の実施形態に係る雑音除去措置の構成を示す機能ブロック図である。
【図３】第１の実施形態に係る雑音除去装置の詳細な構成を示す第１のブロック図である。
【図４】第１の実施形態に係る雑音除去装置の詳細な構成を示す第２のブロック図である。
【図５】第２の実施形態に係る雑音除去装置の構成を示す第１の機能ブロック図である。
【図６】第２の実施形態に係る雑音除去装置の構成を示す第２の機能ブロック図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を説明する。また、本実施形態の全体を通して同じ要素には同じ符号を付けている。
【００２０】
（本発明の第１の実施形態）
本実施形態に係る雑音除去装置について、図１ないし図４を用いて説明する。本実施形態においては、一例として雑音源を空調設備におけるダンパとする。図１は、本実施形態における雑音源であるダンパの構造の一例を示す図である。図１（Ａ）はダンパの正面図、図１（Ｂ）、（Ｃ）はダンパの側面図である。図１（Ａ）、（Ｂ）は、排気する風量が「小」の場合、図１（Ｃ）は、排気する風量が「大」の場合を示している。
【００２１】
図１において、ダンパ１は空調設備において風量を調整する。ダンパ１の筐体２内には、モータ３の駆動により風が流れる方向に対して回動する羽部４を備えており、この羽部４の角度を調整することにより吹出口から排気する風量を調整する。図１（Ｃ）に示すように、排気する風量が多い場合は、気流に対する羽部４の抵抗が極めて小さいため羽部４の振動が小さく、カルマン渦の発生もないため風切音もそれほど大きいものではない。一方、図１（Ｂ）に示すように、排気する風量が少ない場合は、気流に対する羽部４の抵抗が大きくなるため羽部４の振動が大きくなり、それに伴う雑音も大きくなる。また、羽部４のエッジ部分で発生するカルマン渦による風切音も大きくなる。
【００２２】
上述したように、排気する風量変化によって様々な態様で振動や騒音が発生するため、その変化に対応した雑音除去の処理が必要となる。また、ダクトの形状や大きさによってもダンパ１の振動や雑音が異なるため、それぞれの環境に応じた適切な雑音除去の処理を行う必要がある。これらの必要性から、本実施形態に係る雑音除去装置においては、適用フィルタを用いることが望ましい。
【００２３】
図２は、本実施形態に係る雑音除去措置の構成を示す機能ブロック図である。図２において、本実施形態に係る雑音除去装置１０は、ダンパ１から少なくとも雑音に起因している振動の信号（以下、雑音信号という）を検知する雑音検知部１１と、ダンパ１に対して雑音をなくすような振動を付加する加振部１２と、雑音検知部１１で検知された雑音信号に基づいて当該雑音信号を打ち消す振動の信号（以下、振動信号という）を演算し、演算した振動信号に基づいて加振部１２の動作を制御する制御部１３とを備える。
【００２４】
雑音除去装置１０の構成についてより詳細に説明する。図３は、本実施形態に係る雑音除去装置の詳細な構成を示すブロック図である。図３において、雑音除去装置１０は、ダンパ１の羽部４に装着され、羽部４の振動を雑音信号として検知する第１振動検知センサ２１と、ダンパ１の軸５に対して振動信号に基づいた振動を付加するアクチュエータ２２と、軸５に装着され、アクチュエータ２２で付加した振動を検知する第２振動検知センサ２３と、第１振動検知センサ２１が検知した雑音信号をデジタル信号に変換する第１Ａ／Ｄ変換部２４と、第２振動検知センサ２３が検知した振動をデジタル信号に変換する第２Ａ／Ｄ変換部２５と、第１Ａ／Ｄ変換部２４で変換された雑音信号が減少するように、第２Ａ／Ｄ変換部２５で変換された信号に対して所定の係数に応じてフィルタリング処理を行い振動信号を演算するＦＩＲフィルタ部２６と、第１Ａ／Ｄ変換部２４で変換された雑音信号に基づいて、当該雑音信号が減少する最適なフィルタ係数を最小二乗法により演算してＦＩＲフィルタ部２６に適用するＬＭＳ処理部２７と、ＦＩＲフィルタ部２６でフィルタリングされた振動信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換部２８と、変換された振動信号を増幅してアクチュエータ２２に入力する増幅器２９とを備える。
【００２５】
図３に示すように、本実施形態に係る雑音除去装置１０においては、雑音を除去するためにＬＭＳ適応フィルタを用いる。ＬＭＳ適応フィルタの処理については、一般的に知られた技術であるため詳細は省略するが、検知した雑音信号に基づいて最小二乗法により最適なフィルタ係数を求め、その係数に応じたフィルタリング処理を行うことで雑音信号が限りなくゼロになるまで回帰的にアクチュエータ２２を制御する。また、このようなＬＭＳ適応フィルタを用いることで、例えば、風量が変更されて羽部４の角度が変わった場合であっても、そのときの環境に応じてＬＭＳ処理部２７が最適なフィルタ係数を演算することで適応的にアクチュエータ２２を制御して雑音を除去することが可能である。
【００２６】
このように、本実施形態に係る雑音除去装置においては、ダンパの羽部で発生した雑音に応じた振動を雑音源であるダンパの羽部又は軸に直接加えることで、雑音を確実に除去することができる。また、ＬＭＳ適応フィルタにより、環境に変化に応じたリアルタイムな雑音の除去を実現することができる。
【００２７】
なお、本実施形態においては、ダンパ１の羽部４に振動を検知するための第１振動検知センサ２１を備える構成としたが、図４に示すように、第１振動検知センサ２１に代わって、羽部４の近傍にマイク３０を設置する構成としてもよい。すなわち、羽部４の近傍（例えば、羽部４から数ｃｍ〜数十ｃｍ程度離隔した位置）にマイク３０を設置することで、羽部４で発生する風切音も含んだ雑音信号を検知することが可能となる。
【００２８】
図４においては、第２振動検知センサ２３が設置されている箇所の羽部４（図３に示すような軸部５ではなく羽部４の頂点部分）の振動をアクチュエータ２２により制御するが、その際にマイク３０で検知した雑音信号が減少するように、ＬＭＳ適応フィルタ（ＬＭＳ処理部２７及びＦＩＲフィルタ部２６）にてアクチュエータ２２を制御するための振動信号が演算される。演算された振動信号に基づいて、アクチュエータ２２が制御されることで、マイク３０の雑音が回帰的にゼロに近づけることが可能となる。
【００２９】
（本発明の第２の実施形態）
本実施形態に係る雑音除去装置について、図５及び図６を用いて説明する。本実施形態に係る雑音除去装置は、雑音信号を検知するセンサや振動信号を付加するアクチュエータを複数設置することで、より高性能に雑音を除去するものである。なお、本実施形態において、前記第１の実施形態と重複する説明は省略する。
【００３０】
図５は、本実施形態に係る雑音除去装置の構成を示す第１の機能ブロック図である。図５に示すように、各構成の機能や処理は前記第１の実施形態における図３の各構成要素と同じであるが、アクチュエータ及びそれに付随するＬＭＳ適用フィルタを複数備える点が異なる。
【００３１】
図５において、第１振動検知センサ２１と同じセンサが羽部４に設置されている（図５に示す第１振動検知センサ２１ａ）。その第１振動検知センサ２１ａの情報に基づいて、雑音除去の処理を行う第１Ａ／Ｄ変換部２４ａ、ＦＩＲフィルタ部２６ａ、ＬＭＳ処理部２７ａ及びアクチュエータ２２ａを備える。すなわち、第１振動検知センサ２１で検知された雑音を除去する第１の処理系と、第１振動検知センサ２１ａで検知された雑音を除去する第２の処理系といった複数の処理系で振動信号を演算し、それぞれの処理系に対応するアクチュエータ２２及びアクチュエータ２２ａを駆動する。
【００３２】
つまり、複数の箇所から発生した雑音に基づいて、それぞれ複数の処理系で振動信号を演算し、対応する複数のアクチュエータを駆動することで、より詳細且つ高性能に雑音を除去することが可能となる。
【００３３】
なお、図５においては２つの処理系（第１Ａ／Ｄ変換部２４、第２Ａ／Ｄ変換部２５、ＦＩＲフィルタ部２６、ＬＭＳ処理部２７、Ｄ／Ａ変換部２８及び増幅器２９で構成される処理系）に対して、２つのアクチュエータを備える構成としたが、処理系の数ｎに対するアクチュエータの数ｎａｃｔは、０＜ｎａｃｔ≦ｎであってもよい。特に、ｎａｃｔ＜ｎの場合は、各処理系で演算された複数の振動信号の結果を加算してアクチュエータに入力するようにしてもよい。
【００３４】
また、雑音を検知する第１振動検知センサは、羽部４の対角線上（羽部４が円形の場合は中心点を挟んで対向する位置）に設置されることが望ましい。例えば、図６に示すように、羽部４が矩形状である場合は、各頂点部分の４か所に第１振動検知センサ２１〜２１ｃを配設し、それぞれの第１振動検知センサに基づく処理系（第１処理系〜第４処理系）を備え、各処理系で演算された結果に基づいて、軸部５の両サイドに配設された２つのアクチュエータ２２，２２ａを駆動して雑音を除去するようにしてもよい。
【００３５】
さらに、複数の第１振動検知センサに対して、それぞれに対応する複数の第２振動検知センサを備えるようにしてもよい。その場合、第２振動検知センサとそれに対応するアクチュエータとが近接するように配置されることが望ましい。そうすることで、雑音源に近い位置で、当該雑音を除去するのに適した演算された振動信号を与えることができる。
【００３６】
さらにまた、上記のようにアクチュエータを複数備える構成や、第２振動検知センサを複数備える構成は、図４の場合にも適用可能である。すなわち、マイク３０で検知した雑音信号に基づいて、複数のアクチュエータを制御することで、第２振動検知センサが設置されている部分の羽部４の振動をマイク３０の雑音信号が減少するように制御することが可能となる。
【００３７】
このように、本実施形態に係る雑音除去装置においては、複数の雑音信号、複数の処理系、複数のアクチュエータを羽部の形状や環境に応じて、その数や配置関係を自由に組み合わせることで、環境に応じた高性能な雑音除去装置を構築することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  ダンパ
２  筐体
３  モータ
４  羽部
１０  雑音除去装置
１１  雑音検知部
１２  加振部
１３  制御部
２１，２１ａ  第１振動検知センサ
２２，２２ａ  アクチュエータ
２３  第２振動検知センサ
２４，２４ａ  第１Ａ／Ｄ変換部
２５，２５ａ  第２Ａ／Ｄ変換部
２６，２６ａ  ＦＩＲフィルタ部
２７，２７ａ  ＬＭＳ処理部
２８，２８ａ  Ｄ／Ａ変換部
２９，２９ａ  増幅器
３０  マイク
【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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