(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集音手段と発音手段の温度上昇を抑制することで騒音抑制作用を長期的に維持することを目的とする。【解決手段】筒状の風路を構成する風路体１は風路壁５にて内外を分離した構成として、この風路壁５の外壁面に風路体１の内部を伝播する騒音を検出する集音手段２ａ、２ｂと、風路体１の内部に対して抑制音を放射する発音手段３を配置した固設した構成により、集音手段２ａ、２ｂと発音手段３は、風路壁５を介して風路体１の内部を伝播する騒音の検出と、抑制音の放射が可能となるために、高温状態への直接暴露が避けることで温度上昇を抑制できるために、騒音抑制作用が長期維持できる能動騒音抑制装置を得られる。【選択図】図１
2017058491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
送風空気を通す筒状の風路体と、
前記風路体の側面を構成する風路壁と、
前記風路壁の外壁面にて前記風路体の内部を伝播する騒音を前記風路壁の振動として検出し当該騒音に対応する電気信号を出力する集音手段と、
前記集音手段より出力された騒音電気信号に基づいて当該騒音電気信号に対応し騒音を抑制するための抑制電気信号を生成する制御手段と
前記風路壁の外壁面にて当該風路壁を振動させることで前記制御手段にて生成された抑制電気信号に対応した抑制音を前記風路体の内部に対して放射する発音手段と、
を備えた能動騒音抑制装置。
【請求項２】
前記風路壁の外壁面であって、
前記集音手段及び／または前記発音手段の固設部に、抑制対象となる騒音を抑制する振動の透過性を高める可とう性強化手段を施した請求項１記載の能動騒音抑制装置。
【請求項３】
前記可とう性強化手段は、
前記風路壁よりも薄肉化した薄肉部である請求項１または２に記載の能動騒音抑制装置。
【請求項４】
前記可とう性強化手段は、
薄肉部が環状であり、
前記可とう性強化手段の内周は、
前記風路壁よりも厚みの薄い振動板である請求項３記載の能動騒音抑制装置。
【請求項５】
前記発音手段は、
当該発音手段の外郭を構成するフレーム部と、
前記フレーム部の内側に振動を発生する加振部とを備え、
前記フレーム部は、
前記可とう性強化手段の外周側領域に固設される請求項２から４のいずれか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抑制がある。
【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抑制が課題である。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抑制するための技術の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、抑制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集音手段となるマイクと音を発生させる発音手段とな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５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内で流風を発生させる換気用ファン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と騒音の抑制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を配置したバイパス経路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能力に影響を与えることなく騒音抑制作用をより長期的に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、本発明に係る騒音抑制装置は、送風空気を通す筒状の風路体と、前記風路体の側面を構成する風路壁と、前記風路壁の外壁面にて前記風路体の内部を伝播する騒音を前記風路壁の振動として検出し当該騒音に対応する電気信号を出力する集音手段と、前記集音手段より出力された騒音電気信号に基づいて当該騒音電気信号に対応し騒音を抑制するための抑制電気信号を生成する制御手段と、前記風路壁の外壁面にて当該風路壁を振動させることで前記制御手段にて生成された抑制電気信号に対応した抑制音を前記風路体の内部に対して放射する発音手段とを備えたものであり、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、騒音抑制能力に影響を与えることなく集音手段と発音手段の温度上昇を抑制できることから、騒音抑制作用をより長期的に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部分的に切断して示した正面図
【図２】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３】本発明の実施の形態１に係る能動騒音抑制装置に備える風路壁と発音手段の取り付けの構成を発音手段の中央部にて切り欠き断面にて示した正面図
【図４】本発明の実施の形態１に係る能動騒音抑制装置に備える風路壁と発音手段の取り付けの他の構成を発音手段の中央部にて切り欠き断面にて示した正面図
【図５】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、送風空気を通す筒状の風路体と、前記風路体の側面を構成する風路壁と、前記風路壁の外壁面にて前記風路体の内部を伝播する騒音を前記風路壁の振動として検出し当該騒音に対応する電気信号を出力する集音手段と、前記集音手段より出力された騒音電気信号に基づいて当該騒音電気信号に対応し騒音を抑制するための抑制電気信号を生成する制御手段と、前記風路壁の外壁面にて当該風路壁を振動させることで前記制御手段にて生成された抑制電気信号に対応した抑制音を前記風路体の内部に対して放射する発音手段とを備えた構成を有する。
【００３１】
これにより、集音手段と発音手段は、風路体の外部となる風路壁の外壁面に配置して固設した状態において風路壁を介して風路体の内部を伝播する騒音の検出と、及び抑制音の放射が可能となる。
【００３２】
よって、風路体の内部の流風が高温である場合でも、集音手段と発音手段は風路体の外部にあって高温状態への直接暴露を避けることが可能となり騒音抑制能力に影響を与えることなく集音手段と発音手段の温度上昇を抑制できることから騒音抑制作用をより長期的に維持できるという効果を奏する。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
（実施の形態１）
図１及び図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、集音手段２ａ、２ｂと、発音手段３と、制御装置４とを備えている。
【００３６】
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は風路壁５にて構成され、内部と外部とはこの風路壁５にて分割される。
【００３７】
集音手段２ａ、２ｂは、音の発生源からこの風路体１の内部を伝播する騒音を風路壁５の振動として検出し、この騒音に対応する騒音電気信号を出力する。ここで風路壁５の振動として検出するとは、集音手段２ａ、２ｂの集音部位と風路内部とが空間的に独立しており、空間内部を通過する空気が集音手段２ａ、２ｂに直接接触することがないことを意味する。
【００３８】
制御装置４は、集音手段２ａ、２ｂの少なくとも１つから出力される騒音電気信号に対応する、騒音を抑制するための抑制電気信号を生成する。
【００３９】
発音手段３は、制御装置４にて生成された抑制電気信号に応じた抑制音を、風路体１の内部に対して放射する。
【００４０】
各集音手段２ａ、２ｂと発音手段３は、風路体１の内外の境界壁面となる風路壁５の外壁面に配置し密着させて固設している。
【００４１】
また各集音手段２ａ、２ｂと発音手段３はそれぞれ分離箱６にて覆う構成としている。
この分離箱６も風路壁５の外壁面に固設することで風路体１の周囲音による各集音手段２ａ、２ｂの音の検知への影響や、発音手段３からの直接的な周囲への音漏れを防ぐようにしている。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
よって例えば図２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。
【００４５】
ここで、各集音手段２ａ、２ｂは物体の振動の検出し、電気信号を出力するものであれば特に規定しない。
【００４６】
例えば、振動により磁界中を動く導体コイルに生じる電圧を利用するダイナミックマイクや振動を直接的に圧電素子にて受けて圧電素子が変形時に生じる電圧を利用する振動検出構成を主要とした、一般的にコンクリートマイクや振動ピックアップと呼ばれる振動検出デバイスを用いることができる。
【００４７】
また、発音手段３は印加される電気信号に応じて物体を振動させることで振動させた物体を介して間接音的に音を空間に放射するものであれば特に規定しない。
【００４８】
例えば、一般的に用いられている磁界中の導体コイルに対して音の電圧信号を印加時に導体コイルに生じる振動を利用するダイナミックスピーカーと同一の基本構成となる加振デバイスを用いればよい。
【００４９】
また、電気信号を生成する制御装置４は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。
【００５０】
なお、本説明においては図上２本となる独立した個別の集音手段２ａ、２ｂを備えた構成を示している。
【００５１】
この場合、例えば集音手段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集音手段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。
【００５２】
また、騒音の伝播の下流側となる集音手段２ｂは発音手段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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
このように従来からの能動騒音抑制装置においては、集音手段を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各構成の詳細の説明は省く。
【００５６】
また、抑制音を放射する発音手段３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。
【００５７】
また、分離箱６は分離箱６の外部空間から分離箱６の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。
【００５８】
次に図３を用いて風路体１の風路壁５の外壁面に対する発音手段３の取り付け構成の詳細を説明する。
【００５９】
なお、各集音手段２ａ、２ｂの風路壁５への取り付け構成は発音手段３のそれに準じて大きく変わるところはないために詳細の説明は省く。
【００６０】
図３は風路体１を図２に示す正面方向から見たときの発音手段３の中央部において、発音手段３も含めて切断することによるＡ−Ａ断面を示したものである。
【００６１】
発音手段３は前述した通り物体を振動させるものであり、外郭を成すフレーム部３ａと印加される電気信号に応じてフレーム部３ａを基準として振動する加振部３ｂを備えている。
【００６２】
この発音手段３のフレーム部３ａと加振部３ｂを風路壁５の外壁面に対して密着させて固設する構成が風路体１に対する発音手段３の取り付けの構成の基本となる。
【００６３】
また、発音手段３の構成によっては加振部３ｂの風路壁５に対する固定のみで風路体１に取り付けることができるものもある。
【００６４】
このとき風路壁５の加振部３ｂを密着させている一帯が加振部３ｂにより加振される振動板５ａ（図上、一点鎖線の囲み線にて示している部分）となって風路体１の内部への抑制音の放射が可能となる。
【００６５】
なお、風路壁５の振動板５ａとなる部位の周囲に加振部３ｂの振動に対する振動板５ａ部分の追従性を向上させるために可とう性強化手段５ｂを施すことが望ましい。
【００６６】
この可とう性強化手段５ｂは、例えば図に示しているように振動板５ａとなる風路壁５の周囲に前記正面方向から見て環状となる、風路壁５に比較して薄肉化した薄肉部を設けたものであり、この薄肉部により加振部３ｂの振動に対する振動板５ａの追従性を向上させるものである。また、環状となる可とう性強化手段５ｂの内周を構成する振動板５ａも風路壁５に比較して薄肉化され、言い換えると風路壁５の厚みが周囲に比べて薄く構成している。この軽量化により加振部３ｂの追従性を高めている。さらに発音手段３のフレーム部３ａは、風路壁５の外壁面であって環状である可とう性強化手段５ｂの外周側領域７に固設されている。加振部３ｂの振動はフレーム部３ａを基準として振動するものであるため、フレーム部３ａを外周側領域７に固設することで、加振部３ｂの振動エネルギーを振動板５ａにのみ効率よく与えることができる。
【００６７】
この加振部３ｂの振動に対する振動板５ａの追従性を向上させる点は実用化においては抑制対象である騒音の周波数帯域となる振動を効果的に透過させることを主眼として調整を行う必要がある。
【００６８】
前述の通り、可とう性強化手段５ｂをより薄肉化して可とう性を高めれば低周波方向の帯域の透過性を向上させることが可能となる。
【００６９】
なお可とう性強化手段５ｂの構成は薄肉化にかぎらずに他の構造を用いてもかまわない。
【００７０】
例えば、図４に示しているように複数のヒダを設けることで可動部分の面積を広げるキャザー構造を適用すれば振動方向に対する可動幅を拡大し、更に追従性を向上させることもできる。
【００７１】
なお、可とう性強化手段５ｂを設けることは必須の要件ではなく、風路壁５の構造材のままでも騒音の抑制機能が果たせる場合は設ける必要はない。
【００７２】
ここで、風路壁５の外壁面に対する発音手段３のフレーム部３ａと加振部３ｂの固定は加振部３ｂの振動により断裂を生じず長期に渡り、固定を維持できるものであれば特に規定はなく、例えばネジ止めやエポキシ樹脂等の接着剤を用いればよい。
【００７３】
このような構成によれば、筒状の風路を構成している風路体１は風路壁５にて内外を分離した構成となり、この風路壁５の外壁面に風路体１の内部の騒音を検出する集音手段２ａ、２ｂと風路体１の内部に対して抑制音を放射する発音手段３を配置し密着させて固設している。
【００７４】
また、集音手段２ａ、２ｂと発音手段３の風路壁５に対する取り付け部位には可とう性強化手段５ｂを設けることで抑制対象の騒音の周波数帯域となる振動の透過性をより高めることもできる。
【００７５】
これにより、集音手段２ａ、２ｂと発音手段３は、風路体１の外部となる風路壁５の外壁面に密着させて固設した状態にあって風路壁５を介して風路体１の内部を伝播する騒音の検出と、及び抑制音の放射が可能となる。
【００７６】
よって、風路体１の内部の流風が高温である場合でも、集音手段２ａ、２ｂと発音手段３は風路体１の外部にあって高温状態への直接暴露を避けることが可能となって、温度上昇を抑制できることから騒音抑制作用をより長期的に維持できるという効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
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集音手段と発音手段の温度上昇を効果的に抑制し、騒音伝播の抑制機能を長期的に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】
【００７８】
１  風路体
２ａ、２ｂ  集音手段
３  発音手段
３ｂ  加振部
４  制御装置
５  風路壁
５ｂ  可とう性強化手段
【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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