(57)【要約】【課題】流路中の騒音の伝播を抑制する能動騒音抑制装置において主要のマイクとスピーカーの温度上昇を抑制することにより応用範囲の拡大を目的とする。【解決手段】風路体１に騒音を検出するマイク２ａ，２ｂと抑制音を放射するスピーカー３と、スピーカー３が放射する抑制音を生成する制御装置４を備え、マイク２ａ，２ｂとスピーカー３の風路体１の外部には上下に空気を流通させる開口部７を設けた分離壁６を備えて、各分離壁６の開口部７の内部には空気は通過させ音は減衰させる音減衰手段８を配置したことで、マイク２ａ，２ｂとスピーカー３は分離壁６と音減衰手段８により音の伝播や侵入は抑制され開口部７を通し周囲の空気の流通が確保の上、温度上昇や風路体１の外部での音の伝播は低減されることで風路体１の内部の流風が高温であっても騒音抑制作用を維持しながら応用範囲を拡大できる能動騒音抑制装置を得られる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風空気を通すための筒状の風路体と、
前記風路体の内部を伝播する騒音を検出して当該騒音に対応する電気信号を出力するマイクと、
前記マイクより出力された電気信号に基づいて当該電気信号に対応する騒音を抑制する電気信号を生成する制御装置と
前記制御装置にて生成された電気信号に応じた音を前記風路体の内部に対して放射するスピーカーとを備え能動騒音抑制装置であって、
前記マイク及び前記スピーカーを前記風路体の内部と外部とを分割する境界壁面の外周側に固設し、
それぞれの前記固設部を独立して覆う空間を構成する複数の分離壁を備え、
前記分離壁には温度差に基づく上昇気流が生じたときには周囲の空気を前記空間外から前記空間内に流通させる流入開口部と空間内の上記上昇気流を排出する排出開口部とを設け、
前記流入開口部及び／又は前記排出開口部には空気の通過を維持しながら通過音を減衰させる音減衰手段を配置した能動騒音抑制装置。
【請求項２】
前記固設部を覆う前記分離壁は直方体形状を有し、
前記流入開口部及び前記排出開口部は前記分離壁における対向する壁面に設けられる請求項１記載の能動騒音抑制装置。
【請求項３】
前記分離壁における対向する壁面は、
前記能動騒音抑制装置の設置時における、鉛直下方の壁面と鉛直上方の壁面である請求項２に記載の能動騒音抑制装置。
【請求項４】
前記マイク及び前記スピーカーは、前記能動騒音抑制装置の設置時において、鉛直上下方向に配置され、
前記分離壁は、前記直方体形状における前記風路体と平行な面の長手方向軸が、前記鉛直上下方向に対して傾けて配置される請求項３に記載の能動騒音抑制装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は風路中の騒音の伝播を能動的に抑制する能動騒音抑制装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現状、送風機能を主体とする空調装置は広く一般的に活用され、その主要機能の能力向上や消費電力の低減等の課題改善に向けた技術開発が日々成されている。
【０００３】
このような課題の中に、発生する騒音の低減がある。
【０００４】
中でも送風空気の流れである流風の搬送を目的とした風路において、内部を伝搬する騒音の低減が課題である。特に流風抵抗の増大の観点から、単純な物理的防音のみでは対処が難しい点で大きな課題となっている。
【０００５】
なお、ここで流風の搬送を目的とした風路とは、例えば送風機による送風により室外から室内へ空気を導引する空調ダクトや、また同送風に基づき調理煙を室外に排気するためのレンジフードの通風路を示す。そして、特に送風機から室内側に伝搬する騒音が課題である。
【０００６】
流風抵抗の大きな増大を伴わずに、風路の内部を伝搬する騒音を効果的に低減するため技術の１つにＡＮＣがある。
【０００７】
このＡＮＣとはアクティブ・ノイズ・コントロールを示し、低減させたい騒音に対して逆位相となる音を発生することで音の干渉作用により騒音を抑制する、能動的な騒音抑制の技術である。
【０００８】
このようなＡＮＣの技術においては音を検知するマイクと音を発生させるスピーカーが基本的な構成要素であって必須のデバイスとなる。
【０００９】
しかしながらこのＡＮＣの適用対象が風路の内部の温度が非常に高くなる可能性があるレンジフード等であるときには、マイクやスピーカーの高温状態への暴露が問題となる。
【００１０】
つまり、マイクやスピーカーは一般的には２５℃前後の常温使用を前提としていることから、仕様を超える高温状態に長期間暴露されると物理的に劣化することで初期性能が失われていく。これにより、騒音抑制機能の長期的な維持が難しくなる点が課題であった。
【００１１】
従来、この種の能動騒音抑制装置は、このような課題を解決するものとして、搭載するマイクやスピーカーが高温状態に暴露されにくい構成としたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
以下、従来の能動騒音抑制装置について図６を参照しながら説明する。
【００１３】
図に示すように従来の能動騒音抑制装置は、屋外に連通した吐出口１００と、排気空気を吸い込む吸込口１０１と、吐出口１００と吸込口１０１を結ぶ流風の搬送を担う通風路１０２と、この通風路１０２内に空気を排気する換気用ファン１０３を備える。
【００１４】
また、従来の能動騒音抑制装置は、騒音を検出する騒音検出マイクロフォン１０４と、騒音検出マイクロフォン１０４によって検出された騒音と逆位相となる抑制音を通風路１０２内に放出するスピーカー１０５と騒音の低減状態を検出する誤差検出マイクロフォン１０６からなる能動消音装置１０７を備える。
【００１５】
また、従来の能動騒音抑制装置は、機器の外壁面と通風路１０２とを接続し、外部の空気を流入させるバイパス経路１０８を設け、通風路１０２近傍のバイパス経路１０８に面してスピーカー１０５を配置している。
【００１６】
さらには、スピーカー１０５を配置した以外のバイパス経路１０８に面して騒音検出マイクロフォン１０４を配置していた。また、吸込口１０１の側に誤差検出マイクロフォン１０６を配置していた。
【００１７】
以上の構成により、騒音検出マイクロフォン１０４とスピーカー１０５と誤差検出マイクロフォン１０６とは、通風路１０２内と同等の騒音が伝播する空間内に配置することができるために騒音の抑制効果を得ることが可能となるとしている。
【００１８】
また、通風路１０２内の空気は換気用ファン１０３によって吸引されているので、通風路１０２内はバイパス経路１０８内よりも低圧になる。その結果、通風路１０２内の高温となる空気が逆流してバイパス経路１０８内に侵入することなく、外部の低温空気が通風路１０２内の主流によって誘引され、バイパス経路１０８を流れる。これにより、騒音検出マイクロフォン１０４とスピーカー１０５と誤差検出マイクロフォン１０６の高温状態への暴露を防ぐものであった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０１４−６０１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
このような従来の能動騒音抑制装置においては、通風路１０２に対して外部の空気を流入させるバイパス経路１０８を設け、この通風路１０２内に面して騒音検出マイクロフォン１０４とスピーカー１０５と誤差検出マイクロフォン１０６とを配置していた。
【００２１】
このような構成により外部の低温空気が通風路１０２内にバイパス経路１０８を介して誘引されることとなる。
【００２２】
よって、騒音検出マイクロフォン１０４とスピーカー１０５と誤差検出マイクロフォン１０６の高温状態への暴露を防ぐようにしていた。
【００２３】
しかしながら騒音検出マイクロフォン１０４とスピーカー１０５と誤差検出マイクロフォン１０６とはバイパス経路１０８に配置されていることから、通風路１０２以外の周囲の音の影響を直接的に受け、また抑制音が外部に漏れることとなる。
【００２４】
結果、周囲の音が誤差要因となり、想定の騒音の抑制能力が得られなくなる。
【００２５】
また、周囲に漏れた抑制音が逆に騒音の増大源となって、騒音抑制作用へ干渉することにより、正常な騒音の抑制機能を果たし難くなるという課題を有していた。
【００２６】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、風路体の内部の流風が高温である場合でも騒音抑制作用を維持できる能動騒音抑制装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
そして、この目的を達成するために、本発明に係る能動騒音抑制装置は、送風空気を通すための筒状の風路体と、前記風路体の内部を伝播する騒音を検出して当該騒音に対応する電気信号を出力するマイクと、前記マイクより出力された電気信号に基づいて当該電気信号に対応する騒音を抑制する電気信号を生成する制御装置と前記制御装置にて生成された電気信号に応じた音を前記風路体の内部に対して放射するスピーカーとを備え能動騒音抑制装置であって、前記マイク及び前記スピーカーを前記風路体の内部と外部とを分割する境界壁面の外周側に固設し、それぞれの前記固設部を独立して覆う空間を構成する複数の分離壁を備え、前記分離壁には温度差に基づく上昇気流が生じたときには周囲の空気を前記空間外から前記空間内に流通させる流入開口部と空間内の上記上昇気流を排出する排出開口部とを設け、前記流入開口部及び／又は前記排出開口部には空気の通過を維持しながら通過音を減衰させる音減衰手段を配置した構成したものであり、これにより所期の目的を達成するものである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、マイクとスピーカーの温度上昇を抑制できることから、騒音抑制作用を長期間維持できるという効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る能動騒音抑制装置の構成を示した側面図
【図２】同装置の構成を部分的に切断して示した正面図
【図３】同装置に備える分離壁の構成例を側面方向にて部分的に切り欠き断面にて示した側面図
【図４】同装置に備える分離壁の他の構成を側面方向にて部分的に切り欠き断面にて示した側面図
【図５】同装置の他の構成を示した側面図
【図６】従来の装置の構成を側面方向にて切り欠き断面にて示した側面図
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明に係る能動騒音抑制装置は、送風空気を通すための筒状の風路体と、前記風路体の内部を伝播する騒音を検出して当該騒音に対応する電気信号を出力するマイクと、前記マイクより出力された電気信号に基づいて当該電気信号に対応する騒音を抑制する電気信号を生成する制御装置と前記制御装置にて生成された電気信号に応じた音を前記風路体の内部に対して放射するスピーカーを備えた送風装置であって、前記マイク及び前記スピーカーを前記風路体の内部と外部とを分割する境界壁面の外周側に固設し、それぞれの前記固設部を独立して覆う空間を構成する複数の分離壁を備え、前記分離壁には温度差に基づく上昇気流が生じたときには周囲の空気を前記空間外から前記空間内に流通させる流入開口部と空間内の上記上昇気流を排出する排出開口部とを設け、前記流入開口部及び／又は前記排出開口部には空気の通過を維持しながら通過音を減衰させる音減衰手段を配置した構成を有する。
【００３１】
これにより、マイクとスピーカーは、風路体の外部において、上下に音減衰手段を配置した開口部備えた分離壁により、通過音が低減された状態で風路体の周囲の空気の流通が確保される。
【００３２】
この状態では、風路体の周囲では内外部の温度差によって上方向への空気の流れが生じる。そして、マイクとスピーカーは、開口部を備えた分割壁に上方向への空気の流れが流入し、即ち冷却効果を得られる。しかも、上下に音減衰手段が備えられているため、外部からの音の進入は抑制し、このため外部からの音による騒音抑制作用への影響を低減できる。
【００３３】
また、風路体の外部においては、マイクとスピーカーの間の音の伝播も低減された状態であるために風路体の内部の騒音抑制作用への干渉は低減される。
【００３４】
よって、風路体の内部の流風が高温である場合でも、長期間にわたって騒音抑制作用を維持しながら、マイクとスピーカーの温度上昇を抑制できることから応用の範囲を拡大できるという効果を得ることができるという効果を奏する。
【００３５】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例であって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。
【００３６】
また、全図面を通して、同一の部位については同一の符号を付して二度目以降の説明を省略している。さらに、各図面において、本発明に直接には関係しない各部の詳細については説明を省略している。
【００３７】
（実施の形態１）
図１とおよび図２に示すように、本実施の形態に係る能動騒音抑制装置は、風路体１と、マイク２ａ，２ｂと、スピーカー３と、制御装置４とを備えている。
【００３８】
風路体１は、筒状であり内部に送風空気の流風を通すための風路を構成する。また風路体１の内部と外部とは、境界壁面５にて分割される。
【００３９】
マイク２ａ，２ｂは、筒状の風路体１に対して、この風路体１の内部を音の発生源から伝播する騒音を検出し、この騒音に対応する電気信号を出力する。
【００４０】
制御装置４は、マイク２ａ，２ｂの少なくとも１つから出力される電気信号に対応する騒音を抑制する電気信号を生成する。
【００４１】
スピーカー３は、制御装置４にて生成された電気信号に応じた音を、風路体１の内部に対して放射する。
【００４２】
各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３は、風路体１の内外の境界壁面となる境界壁面５の外部側、即ち外周側の固設部に固設されている。なお、当該外周側への固設とは、マイク２ａ，２ｂやスピーカー３の本体部分が風路体１の外周側に設けられることを示す。つまり、マイク２ａ，２ｂやスピーカー３の機能を発揮するために、風路体１の内周側にマイク２ａ，２ｂやスピーカー３の一部が位置される場合でもこの外周側への固設に該当する。
【００４３】
また各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３を固設、即ち配置している風路体１の外部には、分離壁６が設けられている。分離壁６は、風路体１の外周側に、固設部を囲う４個の側壁と、風路体１の外周側の面に対向する面に設けられた矩形の天面とにより構成されている。つまり、４つの側面と天面とで構成される分離壁６は、風路体１の外周面を利用することで、各固設部を覆う空間を構成している。言い換えると、分離壁６は、風路体１の外周面に密着させ固設された直方体形状を有する箱体である。分離壁６は、各固設部（図１では３個）それぞれに設けられており、３つの分離壁６の内部空間はそれぞれ独立している。なお、分離壁６は前記の特徴を備えていれば直方体形状に限定するものではない。
【００４４】
この各分離壁６の上下方向には、各周囲の空気を流通させる開口部７が設けられている。ここで言う上下方向とは、能動騒音抑制装置の設置時における、鉛直上方と鉛直下方を指す。そして、開口部７は、上下方向に配置された対向する側壁の壁面それぞれに設けられている。
【００４５】
開口部７は、分離壁６にて覆われた空間内に、当該空間外の空気を流通される機能を有する。ただし、ここでいう空間外は、風路体１の内部空間、即ち風路は含まれない。開口部７のうち下方向に設けられた開口部は、温度差により発生する上昇気流を空間外から空間内に流通させる流入開口部である。そして上方向に設けられた開口部は、空間内の上記上昇気流を排出する排出開口部である。
【００４６】
開口部７の内部側には、空気の通過を維持しながら通過する音を低減する音減衰手段８が配置されている。
【００４７】
この構成により、音減衰手段８によって空間外からの音の伝播が低減される。分離壁６の内部は、図１上の破線で示した矢印線にて模式的に示しているように、開口部７によって周囲の空気の流通が確保される。
【００４８】
ここで風路体１は、送風空気の流風を通すための風路であって、例えて示せば送風空気を導くための換気送風における配管ダクトやレンジフードや空気清浄機の吸気口から排気口までの送風経路等である。
【００４９】
風路体１の内部を流れる送風空気は、図上には示していないが、電動機による羽根の回転駆動を基本とした電動送風機にて生成されるものであって、この電動送風機が音の発生源となり風路体１の内部を伝播する騒音を生じることとなる。
【００５０】
よって例えば図１において横方向となる風路体１の左側に電動送風機が配置されているものとすれば騒音は風路体１の内部を左方向から右方向に伝播し伝わることとなる。
【００５１】
ここで、各マイク２ａ，２ｂは音を検出し、電気信号を出力するものであれば特に規定するものではなく、本案の要旨にはよらず従来の能動騒音抑制装置にて用いるものと違いはないために詳細の説明は省く。
【００５２】
また、スピーカー３は印加される電気信号に応じた音を放射するものであり、更に電気信号を生成する制御装置４も従来の能動騒音抑制装置にて要求されるものと違いはないために、前記同様に詳細の説明は省く。
【００５３】
なお、本説明においては図上２本となるマイク２ａ，２ｂを備えた構成を示している。
【００５４】
この場合、例えばマイク２ａの側の風路体１の上流に騒音源が存在するものとすればマイク２ａは抑制対象となる騒音の状態を検出する参照センサーとなる。
【００５５】
また、騒音の伝播の下流側となるマイク２ｂはスピーカー３からの音の放射（参照センサーが検知した音信号の反位相となる音が基本）による騒音の抑制効果を検知するための誤差センサーとなる。
【００５６】
よって図示している構成は能動騒音抑制装置として一般的となるフィードフォワード型のＡＮＣの装置構成となる。
【００５７】
なお、図にて示してはいないが、能動騒音抑制装置としては参照センサーを用いない誤差センサーのみを用いる構成も可能であり、この場合はフィードバック型のＡＮＣの装置構成となる。
【００５８】
このように従来からの能動騒音抑制装置においては、マイクを１つから複数用いる多くの構成が考案されているが本案の要旨にはよらないために図を用いた詳細の説明は省く。
【００５９】
また、抑制音を放射するスピーカーも同一音を放射する複数のものを用いる構成も考案されているが前記同様に詳細の説明は省く。
【００６０】
分離壁６は外部空間から内部空間への音の伝導を抑制できるものであれば特に構成材料を限定するものではない。実使用において要求される使用要件（強度や耐温度性能等）に合致する樹脂や金属材料にて構成すればよい。
【００６１】
音減衰手段８は、例えば微細な連続気泡や空間を備えた多孔質材となる軟質ウレタンやガラスウール等を板状に成形したフォーム材を用いるものである。
【００６２】
このようなフォーム材は、微細な連続気泡や空間を備えた構造体の構成により、入射した音の振動エネルギーを構造体の振動に置き換え、熱エネルギー変換することで音の吸音作用による低減を果たし、且つ空気の流通も確保できる。
【００６３】
しかしながら、音減衰手段８は前記のようなフォーム材の使用は必須の要件ではない。
【００６４】
例えば図３に示しているような、通過面積が変化する複数の部位１０で反射が生じる音の特性を応用するものでもよい。つまり、通過音と反射音を干渉減衰させ、また容器体内部での反射による音の減衰により合わせて通過音を消音する拡張型消音器（サイレンサー）を分離壁６の内分に構成してもよい。
【００６５】
また、例えば図４に示しているように、分離壁６の上下方向に設ける開口部７を小径（例えばΦ２ｍｍから５ｍｍ程度）の開口として筒状に引き伸ばした形状（例えば長さ１０ｍｍから５０ｍｍ程度）とした構成を用いることもできる。
【００６６】
同構成においては、小径で引き伸ばした開口部７の構造により周囲からの分離壁６の内部への音の侵入を抑制し、容器体形状での反射による音の減衰効果により外部への音の漏洩を低減できる。
【００６７】
さらには、抑制対象の騒音の大きさが比較的に小さい等の条件があれば、単に開口部７を、小径の穴やもしくは微小幅のスリット形状のみとして対応してもよい。
【００６８】
このように音減衰手段８は、抑制対象となる風路体１の内部を伝搬する騒音や風路体１の周囲にて発生する可能性がある環境音の特性（大きさや構成周波数範囲）に応じて要求される騒音の抑制効果を果たせる構成を選定して用いることとなる。
【００６９】
このような構成によれば、送風空気の風路を構成する風路体１の内外の境界壁面となる境界壁面５に対して風路体１の内部を伝播する騒音を検出し、電気信号を出力する１つ以上のマイク２ａ，２ｂを固設して備えている。また、境界壁面５にマイク２ａ，２ｂから出力される電気信号が抑制されるような音を放射する１つ以上のスピーカー３も固設して備えている。また、スピーカー３に印加するマイク２ａ，２ｂから出力される電気信号が抑制されるような音を放射させる電気信号を生成する制御装置４とからなる。
【００７０】
更には各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３の風路体１の外部には空間を分ける分離壁６を備え、この各分離壁６の上下には周囲の空気を流通させる開口部７を設けている。
【００７１】
また、各分離壁６の各開口部７の内部には空気の通過を維持しながら通過音を減衰させる音減衰手段８を配置して備えた構成としている。
【００７２】
これにより、各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３の周囲には風路体１の外部において上下に音減衰手段８を配置した開口部７を備えた分離壁６により通過音が低減された状態で風路体１の周囲の空気の流通が確保される。
【００７３】
ここで分離壁６の内外部に温度差があれば上昇気流が生じる。この上昇気流が生じると風路体１の周囲の空気の、分離壁６の内部への流入が促進される。この促進された上方向への空気の流れに各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３は暴露されることから常に冷却された状態となり温度の上昇が抑制される。
【００７４】
また、風路体１の外部においては、各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３の間の音や風路体１の周囲の音の伝播が低減された状態となるために、風路体１の内部の騒音抑制作用への干渉も低減される。
【００７５】
よって、風路体１の内部の流風が高温である場合でも騒音抑制作用を維持しながら各マイク２ａ，２ｂとスピーカー３の温度上昇を抑制できることから応用の範囲を拡大することが可能となる。
【００７６】
なお、分離壁６の内面の全体に、音のエネルギーを熱に変換する吸音材や吸音フォームを塗布あるいは貼り付けることで音の伝播の抑制効果を高めるといった音の抑制手法を施せばより消音効果高める点で効果的であることは言うまでもない。
【００７７】
なお、本実施例の説明は風路体１の風路が横方向となる構成に基づいていたが図５に示しているように縦方向であってもかまわず、作用効果に差異はない。
【００７８】
また、同図に示しているように、マイク及びスピーカーは、能動騒音抑制装置の設置時において鉛直上下方向に配置される設計とする。そして、分離壁６の２つの開口部７を結ぶ軸は鉛直方向に対して角度を持った配置とし、つまり直方体状の分離壁６に傾を持たせて配置してもよい。言い換えると、分離壁６は、直方体状における風路体１と平行な面の長手方向軸が、鉛直上下方向に対して傾きを持たせた配置としてもよい。
【００７９】
この場合には、鉛直上下方向の距離を短縮できるため、能動騒音抑制装置の小型化に寄与することができる。
【００８０】
また、下方に配置されたマイク又はスピーカーにより暖められた空気、即ち排気は、上方に設置されたマイク又はスピーカーに再度吸引されることが無い。このため、冷却効率を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明に係る能動騒音抑制装置は、送風空気を搬送するための風路中の流風が高温である場合でもマイクとスピーカーの温度上昇を効果的に抑制し、騒音伝播の抑制機能を維持することができるので、一般的な家庭向けのレンジフード等の換気装置等に使用される能動騒音抑制装置等として有用である。
【符号の説明】
【００８２】
１  風路体
２ａ，２ｂ  マイク
３  スピーカー
４  制御装置
５  境界壁面
６  分離壁
７  開口部
８  音減衰手段
【図１】
2017026655.tif 000003
【図２】
2017026655.tif 000004
【図３】
2017026655.tif 000005
【図４】
2017026655.tif 000006
【図５】
2017026655.tif 000007
【図６】
2017026655.tif 000008