JPH10171468A - 電気機器の消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 遅延特性の良好でない一般の消音スピーカを
採用した場合でも、ランダムな騒音に対して消音可能な
電気機器の消音装置を提供する。 【解決手段】 空気調和機の代表的に示した騒音源１か
らの騒音は騒音検出用マイクロホン２で検出され、現時
点での騒音源の騒音信号に対応した適正なフィルタ常数
を記憶部（図示せず）のテーブルから選択し、常数を設
定して特性を変化させられたフィルタ５を介して次段の
増幅器６を介して騒音源１よりも距離ｌだけ被験者側前
方に出して配置した消音スピーカ３に音声信号として出
力する。あるいはフィルタ常数からなる複数のフィルタ
のうちから現時点での騒音源の騒音信号に対応して選択
された適正なフィルタ５を介して次段の増幅器６を介し
て騒音源１よりも距離ｌだけ被験者側前方に出して配置
した消音スピーカ３に音声信号として出力する。そし
て、理想的な遅延特性でない普通のスピーカを用いて
も、被験者にとっては高周波域でのスピーカの位相特性
の遅れが補償される程度が大きくなるので良好な消音効
果を発揮できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空気調和機あるい
は冷凍装置の送風ファン等の騒音等の電気機器の消音装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】騒音を発生する電気機器の一例である空
気調和機（エアコン）の消音装置としては、静寂な室内
環境が要求される劇場、会議場等では空調騒音を防止す
るため、空調ダクト系の各所に消音チャンバ、吸音ダク
トなどのパッシブ型の消音器が配置されている。しか
し、これらのパッシブ型消音器は、低周波数域の減音
量、圧力損出、気流音の発生、設置スペース等の点で改
善が望まれていた。

【０００３】そこでこれらを解決するための新たな手段
として、騒音に対して同振幅・逆位相の付加音を放射
し、音波の干渉効果により騒音を低減するアクティブノ
イズコントローラがある。

【０００４】これらの代表的な一例として図５に示すも
のがある。図５において、２１は調和空気の吐出口へつ
ながる空調ダクトであり、調和空気が送出される。２２
は音源からの発生騒音を検出するマイクロホン、２３は
制御音を発生するスピーカであり、音源からの発声音を
打ち消すための音を出力する。２４は誤差を検出する消
音マイクロホン、２５はマイクロホン２２で検出される
騒音信号の信号分割器、２６は騒音信号を処理して制御
音発生用の信号を作成するディジタルアダプティブフィ
ルタ（ＤＡＦ）、２７は前記信号分割器の騒音信号の出
力に消音スピーカ２３〜消音マイクロホン２４間の伝達
関数特性を重畳し、スピーカ特性を補正する伝達フィル
タ、２８は伝達関数フィルタ２７の出力及び消音マイク
ロホン２４からの信号を基にディジタルアダプティブフ
ィルタ２６の係数を調整する最小二乗演算部（ＬＭＳ）
である。

【０００５】尚、マイクロホン２３、２４の検出出力は
ローパスフィルタ及びアナログ−ディジタル（Ａ／Ｄ）
変換された後処理され、スピーカへの出力はＤＡＦから
のディジタル出力をディジタル−アナログ（Ｄ／Ａ）変
換した後ローパスフィルタを介して行われる。

【０００６】このような構成の消音装置の基本的な動作
は、ディジタルアダプティブフィルタ２６の入力（騒音
検出用マイクロホン２２からの信号）Ｘと消音マイクロ
ホン２４の出力（誤差信号）ｅの情報からｅのエネルギ
ーが最小となるように適応制御により、ディジタルアダ
プティブフィルタ２６の係数を、最小二乗演算部（ＬＭ
Ｓ）２８で求めて、逐次更新するものである。

【０００７】上記の手法を空気調和機に搭載する場合、
ダクトを用いた空気調和機では騒音源と消音マイクロホ
ンとの間の距離が比較的あるのでディジタルアダプティ
ブフィルタの係数を、最小二乗演算部（ＬＭＳ）で求め
て逐次更新するにしても時間的に可能であったが、ダク
トを用いない分離型の空気調和機ではダクトに相当する
ものの距離が１０ｃｍ程度と短く、この距離内で消音を
行わなければならない。しかもほぼリアルタイムに最小
二乗演算部（ＬＭＳ）でディジタルアダプティブフィル
タの係数を決定する必要がある。そこでマイコンに比し
て高速並列処理できるデジタル信号処理装置（ＤＳＰ）
が採用されるが、単体では処理能力には限界があるの
で、複数個のＤＳＰを必要とした。

【０００８】また、他の例として、消音マイクロホンの
誤差信号のみを入力信号とし、それに消音スピーカから
消音マイクロホンに至るハウリング特性の補償を施した
信号を参照信号としてアダプティブフィルタの係数を、
最小二乗演算部（ＬＭＳ）で求めてフィードバック制御
を行なうものもある。しかしこのようなタイプの消音装
置でも、装置を構成するＡ／Ｄ変換器、Ｄ／Ａ変換器、
デジタル信号処理装置等の処理時間に遅延時間が生じ、
最適なフィルタの係数を得ることができず、ランダムな
騒音に対しては消音できなかった。

【０００９】そこでこれらの問題を解決するために本出
願人は、図２に示すような、電気機器の一例である、空
気調和機の室内ユニットに消音装置を適用したものを既
に提案しているのでその概要を説明する。１は空気調和
機の代表的に示した騒音源であり、２は騒音検出用マイ
クロホン、３は消音のための制御音を発生する消音スピ
ーカ、４は消音マイクロホン、５はフィルタである。こ
こで、騒音検出用マイクロホン２は騒音源１の近傍に、
消音マイクロホン４は消音スピーカ３の近傍に配置され
る。

【００１０】次に、フィルタ５の特性を決定する常数を
求めるための手法について図３を参照して説明する。図
３において、１２は騒音検出用マイクロホン、１３は制
御音を発生するスピーカ、１４はスピーカの消音を検出
する消音マイクロホン、１５はマイクロホン１２で検出
される騒音信号の信号分割器、１６は騒音信号を処理し
て制御音発生用の信号を作成するディジタルアダプティ
ブフィルタ（ＤＡＦ）、１７は前記信号分割器の騒音信
号の出力に消音スピーカ１３〜消音マイクロホン１４間
の伝達関数特性を重畳し、スピーカ特性を補正する伝達
フィルタ、１９は騒音信号ｘと消音信号ｙを加算し誤差
信号ｅを求める信号加算器、１８は伝達関数フィルタ１
７の出力と信号加算器１９からの誤差信号ｅに基づい
て、ディジタルアダプティブフィルタ１６の係数を調整
する最小二乗演算部（ＬＭＳ）である。

【００１１】このような構成の消音装置の基本的な動作
は、ディジタルアダプティブフィルタ１６の入力（騒音
検出用マイクロホン１２からの信号）ｘと消音マイクロ
ホン１４の出力ｙ（−ｘ）の情報から得られる誤差信号
ｅのエネルギーが最小となるように周知な適応制御によ
り、ディジタルアダプティブフィルタ１６の係数を最小
二乗演算部（ＬＭＳ）１８で求めて逐次更新する。その
結果、騒音信号と逆位相になる消音信号が得られるもの
である。

【００１２】騒音信号の主たるものが送風ファンの回転
数に依存するものならば、まず、空気調和機の送風ファ
ンの回転数を運転範囲の最低値から最高値までの間を複
数レンジに分割し、それぞれのレンジで送風ファンを回
転させる。例えば、最低の回転数で運転し、その時の騒
音源１の騒音ｘ１を騒音検出用マイクロホン１２で検出
し、騒音信号は、一方ではディジタルアダプティブフィ
ルタ１６に入力し、他方では伝達フィルタ１７に入力さ
れ消音スピーカ１３〜消音マイクロホン１４間の伝達関
数特性を重畳された後、最小二乗演算部（ＬＭＳ）１８
の一方の入力端子に供給される。また、最小二乗演算部
（ＬＭＳ）１８の他方の入力端子には、消音マイクロホ
ン１４からのスピーカ１３の消音信号ｘ１＋ｙ１（−ｘ
１）が供給される。

【００１３】最小二乗演算部（ＬＭＳ）１８では、これ
らの情報ｘ１，ｙ１から得られる誤差信号ｅ１のエネル
ギーが最小となるように適応制御により、ディジタルア
ダプティブフィルタ１６の係数を求める。次のレンジの
回転数でもｘ２，ｙ２に基づいて、最小二乗演算部（Ｌ
ＭＳ）１８で誤差信号ｅ２のエネルギーが最小となるよ
うに適応制御により、ディジタルアダプティブフィルタ
１６の係数を求める。

【００１４】このように、順次に送風ファンの回転数の
各レンジについて適正なフィルタ常数を求め、制御用マ
イコン（図示せず）の記憶部にテーブルとして記憶格納
しておくか、あるいはそれぞれのフィルタ常数からなる
複数のフィルタを用意する。そして、制御用マイコンの
記憶部にテーブルとして記憶格納しておく場合は、現時
点での送風ファンの回転数に対応した適正なフィルタ常
数を記憶部のテーブルから選択し、フィルタの常数を設
定して特性を変化させる。それぞれのフィルタ常数から
なる複数のフィルタを用意する場合は、現時点での送風
ファンの回転数のレンジに対応した適正なフィルタ常数
を有するフィルタを選択する。

【００１５】再び図２に戻って説明する。空気調和機の
代表的に示した騒音源１からの騒音は騒音検出用マイク
ロホン２で検出され、現時点での送風ファンの回転数に
対応した適正なフィルタ常数を記憶部のテーブルから選
択し、常数を設定して特性を変化させられたフィルタ５
を介して次段の増幅器６を介して消音スピーカ３に音声
信号として出力する。

【００１６】あるいはフィルタ常数からなる複数のフィ
ルタのうちから現時点での送風ファンの回転数のレンジ
に対応して選択された適正なフィルタ５を介して次段の
増幅器６を介して消音スピーカ３に音声信号として出力
する。そして、消音スピーカ３は騒音源の騒音に対応し
て消音を行なう制御音を発生する。

【００１７】このように構成された消音装置はそれなり
の効果を発揮するものであるが、そのためには消音スピ
ーカに厳しい条件が求められる。騒音源１と消音スピー
カ３を同じ位置、騒音検出マイクロホン２と消音マイク
ロホン４をその近傍に配置した上記提案の消音装置で
は、図４に示すような、周波数に対してゲイン及び位相
が一定となる理想的な遅延特性のスピーカを消音スピー
カ３として採用した場合に消音効果を十分に発揮できる
ものである。

【００１８】しかし、図４に示すような理想的遅延特性
のスピーカを作製するのは殆ど不可能である。また、遅
延特性の良好でない一般のスピーカを消音スピーカとて
採用した場合は消音効果を期待できないこともあった。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ようなユニット型の空気調和機の室内機に搭載する消音
装置において、遅延特性の良好でない一般のスピーカを
消音スピーカを採用した場合でも、騒音源の騒音信号に
対応した常数のフィルタを用いてランダムな騒音に対し
て消音可能な空気調和機の消音装置を提供することを目
的とするものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に係る
電気機器の消音装置は、電気機器の騒音源の近傍に配置
され騒音信号を検出する手段と、騒音信号が入力される
フィルタと、このフィルタの出力信号を印加される消音
スピーカと、消音スピーカの近傍に配置され消音信号を
検出する手段とからなる電気機器の消音装置において、
前記フィルタは検出された騒音信号と消音信号とが逆位
相になるように演算された複数のフィルタ常数を有し、
現時点での騒音信号に対応したフィルタ常数を選択する
ようにし、前記消音スピーカを前記騒音源より被験者側
前方に配置することにより達成される。

【００２１】こうして、電気機器の騒音源に基づいて、
予め演算された適正なフィルタの常数を選択しフィルタ
特性を変化させて騒音信号と逆位相になるような消音信
号を得て消音スピーカに印加することにより、遅延特性
の良好でない一般のスピーカを消音スピーカを採用した
場合でも、騒音源の騒音信号に対応した常数のフィルタ
を用いてランダムな騒音に対しても消音可能となる。

【００２２】本発明の請求項２に係る電気機器の消音装
置は、電気機器の騒音源の近傍に配置され騒音信号を検
出する手段と、騒音信号が入力される複数のフィルタ
と、このフィルタの出力信号を印加される消音スピーカ
と、消音スピーカの近傍に配置され消音信号を検出する
手段とからなる電気機器の消音装置において、前記複数
のフィルタは検出された騒音信号と消音信号とが逆位相
になるように演算されたそれぞれのフィルタ常数を有
し、現時点での騒音信号に対応した常数を有するフィル
タを選択するようにし、前記消音スピーカを前記騒音源
より被験者側前方に配置することにより達成される。

【００２３】こうして、電気機器の騒音源に基づいて、
予め演算された適正な常数を有するフィルタを選択し、
フィルタ特性を変化させて騒音信号と逆位相になるよう
な消音信号を得て消音スピーカに印加することにより、
遅延特性の良好でない一般のスピーカを消音スピーカを
採用した場合でも、騒音源の騒音信号に対応した常数の
フィルタを用いてランダムな騒音に対しても消音可能と
なる。

【００２４】本発明の請求項３に係る電気機器の消音装
置は、上記請求項１又は請求項２の構成の消音装置を空
気調和機あるいは冷凍装置に適用することにより達成さ
れる。

【００２５】こうして、空気調和機あるいは冷凍装置に
おいて、送風ファン等の騒音源に基づいて、予め演算さ
れた適正なフィルタの常数を選択しフィルタ特性を変化
させて騒音信号と逆位相になるような消音信号を得て消
音スピーカに印加することにより、遅延特性の良好でな
い一般のスピーカを消音スピーカを採用した場合でも、
騒音源の騒音信号に対応した常数のフィルタを用いてラ
ンダムな騒音に対しても消音可能となる。

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明が対象とする一実施例であ
る空気調和機は、屋外に設置される室外ユニット、及び
屋内に設置される室内ユニットとから構成され、これら
両ユニット間は冷媒配管と信号線とで接続されている、
所謂セパレートタイプであっても、また一体型のもので
あってもよい。

【００２７】図１は本発明の実施例である空気調和機の
消音装置の基本構成を示すブロック図である。図１にお
ける構成要素が図２に示す構成要素と同じものには同符
号を付しており、１は空気調和機の代表的に示した騒音
源であり、２は騒音検出用マイクロホン、３は消音のた
めの制御音を発生する消音スピーカ、４は消音マイクロ
ホン、５はアナログあるいはディジタルのフィルタであ
る。ここで、騒音検出用マイクロホン２は騒音源１の近
傍に、消音マイクロホン４は消音スピーカ３の近傍に配
置される。

【００２８】そして、図１の消音装置の基本構成は、消
音スピーカを騒音源よりも前に配置したところが相違す
るのみであり、それ以外は図２に示す構成と同じであ
る。フィルタ５の特性を決定する常数を求めるための手
法についても、上記図３で説明したように、同じ手法で
常数を求めることができるのでここでは説明を省略す
る。

【００２９】図１において、騒音検出用マイクロホン２
で騒音を検出して、消音スピーカ３で音を発生させ、そ
の音が消音マイクロホン４に到達するまでの遅延時間を
考慮して、消音スピーカ３を騒音源１よりも距離ｌだけ
被験者側前方に出して配置したことにより、音の伝達速
度は一定であるから、被験者の聴覚にとって、スピーカ
の位相特性を周波数軸上の高い周波数のところで従前の
ものに比して進めることができ、位相特性の遅れが補償
される程度が大きくなる。

【００３０】本発明の実施例の動作は次の通りである。
空気調和機の代表的に示した騒音源１からの騒音は騒音
検出用マイクロホン２で検出され、現時点での騒音源の
騒音信号に対応した適正なフィルタ常数を記憶部（図示
せず）のテーブルから選択し、常数を設定して特性を変
化させられたフィルタ５を介して次段の増幅器６を介し
て騒音源１よりも距離ｌだけ被験者側前方に出して配置
した消音スピーカ３に音声信号として出力する。

【００３１】あるいはフィルタ常数からなる複数のフィ
ルタのうちから現時点での騒音源の騒音信号に対応して
選択された適正なフィルタ５を介して次段の増幅器６を
介して騒音源１よりも距離ｌだけ被験者側前方に出して
配置した消音スピーカ３に音声信号として出力する。そ
して、消音スピーカ３は騒音源１よりも距離ｌだけ被験
者側前方に出して配置したことにより、理想的な遅延特
性でない普通のスピーカを用いても、被験者にとっては
高周波域でのスピーカの位相特性の遅れが補償される程
度が大きくなるので良好な消音効果を発揮できる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の電気機器の消音
装置は、送風ファン等の電気機器の騒音源の騒音信号に
基づいて、予め演算された適正なフィルタの常数を選択
して設定し、あるいは予め演算された適正な常数を有す
るフィルタを選択し、フィルタ特性を変化させて騒音信
号と逆位相になるような消音信号を得て騒音源１よりも
距離ｌだけ被験者側前方に出して配置した消音スピーカ
に印加することにより、理想的な遅延特性でない普通の
スピーカを用いても、騒音源の騒音信号が変化してもラ
ンダムな騒音に対しても消音可能となり、また経済的に
も安価にできる。そして空気調和器に適用した場合、ダ
クトに相当するものがないユニット型の空気調和機でも
リアルタイムで消音制御ができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の適用例である空気調和機の消音装置の
基本構成。

【図２】従前の空気調和機の消音装置の基本構成。

【図３】本発明のフィルタ特性決定のブロック図。

【図４】理想的なスピーカの遅延特性。

【図５】従来のダクトタイプの消音装置。

【符号の説明】

１ 空気調和機の騒音源 ２，１２，２２ 騒音検出用マイクロホン ３，１３，２３ 消音スピーカ ４，１４ 消音マイクロホン ５ フィルタ ６ 増幅器 ７ ファン回転数 １５ 信号分割器 １６ ディジタルアダプティブフィルタ
（ＤＡＦ） １７ 伝達フィルタ １８ 最小二乗演算部（ＬＭＳ） １９ 加算器 ２１ 空調ダクト ２４ 誤差マイクロホン ２５ 信号分割器 ２６ ディジタルアダプティブフィルタ
（ＤＡＦ） ２７ 伝達フィルタ ２８ 最小二乗演算部（ＬＭＳ）

フロントページの続き (72)発明者 山中 誠 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 川野 聖史 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 杉下 正蔵 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気機器の騒音源の近傍に配置され騒音
   信号を検出する手段と、騒音信号が入力されるフィルタ
   と、このフィルタの出力信号を印加される消音スピーカ
   と、消音スピーカの近傍に配置され消音信号を検出する
   手段とからなる電気機器の消音装置において、前記フィ
   ルタは検出された騒音信号と消音信号とが逆位相になる
   ように演算された複数のフィルタ常数を有し、現時点で
   の騒音信号に対応したフィルタ常数を選択するように
   し、前記消音スピーカを前記騒音源より被験者側前方に
   配置することを特徴とする電気機器の消音装置。
2. 【請求項２】 電気機器の騒音源の近傍に配置され騒音
   信号を検出する手段と、騒音信号が入力される複数のフ
   ィルタと、このフィルタの出力信号を印加される消音ス
   ピーカと、消音スピーカの近傍に配置され消音信号を検
   出する手段とからなる電気機器の消音装置において、前
   記複数のフィルタは検出された騒音信号と消音信号とが
   逆位相になるように演算されたそれぞれのフィルタ常数
   を有し、現時点での騒音信号に対応した常数を有するフ
   ィルタを選択するようにし、前記消音スピーカを前記騒
   音源より被験者側前方に配置することを特徴とする電気
   機器の消音装置。
3. 【請求項３】 電気機器としての空気調和機あるいは冷
   凍装置に適用することを特徴とする請求項１又は請求項
   ２に記載の電気機器の消音装置。