騒音抑制装置及び自動販売機
【課題】 自動販売機１００を壁面に近接配置した場合に、背面パネル３の通気口３Ｈから外部に漏洩する騒音を抑制することができる騒音抑制装置１１０を提供する。
【解決手段】 筐体１内に騒音源を収容し、前面パネル２及び背面パネル３に通気口２Ｈ，３Ｈがそれぞれ形成された自動販売機１００において、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホン１０及び前方用スピーカ１１と、騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカ１２と、マイクロホン１０の出力信号に基づいて、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動し、２つの通気口２Ｈ，３Ｈから漏出する騒音をそれぞれ抑制する。
【解決手段】 筐体１内に騒音源を収容し、前面パネル２及び背面パネル３に通気口２Ｈ，３Ｈがそれぞれ形成された自動販売機１００において、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホン１０及び前方用スピーカ１１と、騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカ１２と、マイクロホン１０の出力信号に基づいて、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動し、２つの通気口２Ｈ，３Ｈから漏出する騒音をそれぞれ抑制する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音抑制装置及び自動販売機に係り、さらに詳しくは、騒音源を収容し、背面を壁面に対向させた筐体の前面及び背面に設けられた各開口部から漏出する騒音を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音源で生成された騒音をマイクロホンで検出し、当該騒音とは逆位相の音をスピーカから出力することによって、上記騒音を低減させるアクティブ消音の技術が従来から知られている。アクティブ消音とは、マイクロホンが検出した騒音について、周波数成分ごとにゲイン及び位相を調整し、スピーカの駆動信号を生成する方法であり、スピーカから騒音を打ち消すための制御音を出力させることができる。
【０００３】
最近では、内部の騒音源から発生した騒音が外部に漏洩するのを低減させたアクティブ消音機能付きの自動販売機が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。通常、自動販売機には、熱交換器を冷却するための冷却ファンが筐体内に設置されており、商品選択スイッチなどが設けられた前面パネルには、空気を吸入するための通気口が形成されている。この通気口から筐体内に吸入された空気は、冷却ファンによって後方へ送出され、筐体背面の通気口から外部へ排出される。
【０００４】
この様な自動販売機の場合、冷却ファンで発生した騒音が通気口を介して外部に漏洩してしまうという問題があった。そこで、従来のアクティブ消音機能付きの自動販売機は、前面パネルに前方用マイクロホン及び前方用スピーカを設置し、前方用マイクロホンからの入力信号に基づいて前方用スピーカを駆動することによって、筐体前面の通気口から外部に漏洩する騒音を低減させていた。また、筐体の背面側にも、後方用マイクロホン及び後方用スピーカを設置し、後方用マイクロホンからの入力信号に基づいて後方用スピーカを駆動することによって、筐体背面の通気口から外部に漏洩する騒音を低減させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１０３４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的に自動販売機は、通路の邪魔にならないように、筐体の背面側を建屋などの壁面に近接させて設置されることが多い。この場合、自動販売機の筐体背面側に設置された後方用マイクロホンには、騒音源からの直接音の他に、壁面で反射して筐体背面の通気口から侵入した騒音の反射音も入力されることになる。
【０００７】
この反射音の強度及び位相は、壁面の表面状態や、筐体背面と壁面との距離などに応じて異なる。このため、後方用マイクロホンで集音した音から直接音を特定することが難しく、直接音を十分に打ち消すことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、騒音源を収容し、筐体の前面及び背面にそれぞれ開口部が設けられた機器、特に、背面を壁面に近接させて設置することが想定される機器において、筐体背面の開口部から外部に漏出する騒音を効果的に抑制することができる騒音抑制装置及び自動販売機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】
【０００９】
第１の本発明による騒音抑制装置は、騒音源を収容し、背面を壁面に対向させた筐体の前面及び背面に設けられた各開口部から漏出する騒音を抑制する騒音抑制装置であって、上記騒音源よりも前方に配置された前方用スピーカ及びマイクロホンと、上記騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカと、上記マイクロホンの出力信号に基づいて、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、２つの上記開口部から漏出する騒音をそれぞれ抑制する制御ユニットとを備えて構成される。
【００１０】
この様な構成によれば、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカを駆動し、筐体背面の開口部から漏出する騒音を抑制することができる。このため、騒音抑制装置を搭載した機器を壁面近傍に設置するために当該機器の筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。
【００１１】
第２の本発明による騒音抑制装置は、上記構成に加え、上記制御ユニットが、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音の位相差を調整する位相差調整手段を備えて構成される。一般に、同一の騒音源から逆方向に伝搬する騒音の位相差は一定であり、また、騒音源から前方用スピーカ及び後方用スピーカまでの距離差も一定となっている。このため、前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音の位相差を調整することによって、前方用スピーカによる消音が効果的に行われている場合には、後方用スピーカによる消音も効果的に行うことができる。
【００１２】
第３の本発明による騒音抑制装置は、上記構成に加え、上記騒音源が、回転運動を行う回転可動部を有し、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカが、互いに略逆位相の音を出力するように構成される。冷却ファンなどのように回転運動を行う回転可動部を有する騒音源の場合、騒音源から逆方向に伝搬する騒音は逆位相となる。このため、騒音源から前方用スピーカ及び後方用スピーカまでの距離差が騒音の波長に比べて十分に小さい場合、前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音が略逆位相であれば、筐体背面の開口部から漏れ出る騒音も効果的に抑制することができる。
【００１３】
第４の本発明による自動販売機は、上記騒音抑制装置を搭載したことを特徴としている。この様な構成によれば、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカを駆動し、筐体背面の開口部から漏出する騒音を抑制することができる。このため、自動販売機を壁面近傍に設置するために自動販売機の筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による騒音抑制装置及び自動販売機は、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、筐体の前面及び背面にそれぞれ設けられた開口部から漏出する騒音を抑制している。これにより、この騒音抑制装置を搭載した機器を壁面近傍に設置するために当該機器の筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。また、このようなアクティブ消音を簡単な構成によって実現しているため、騒音抑制装置を安価に提供することができる。
【００１５】
また、本発明による自動販売機は、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、筐体の前面及び背面にそれぞれ設けられた開口部から漏出する騒音を抑制している。このため、この自動販売機を壁面近傍に設置するために筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。また、このようなアクティブ消音を簡単な構成によって実現しているため、自動販売機を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態による騒音抑制装置を搭載した機器の概略構成の一例を示した図であり、その様な機器の一例として自動販売機１００が示されている。
【図２】図１の自動販売機１００の前面パネル２を開いた状態を示した図である。
【図３】図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＡ−Ａ線による切断面が示されている。
【図４】図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＢ−Ｂ線による切断面が示されている。
【図５】図１の自動販売機１００における動作の一例を示した図であり、前方チャネルと後方チャネルとの間でクロススペクトルを解析した解析結果が示されている。
【図６】図１の自動販売機１００に搭載した騒音抑制装置１１０の構成例を示したブロック図である。
【図７】自動販売機１００の前方に配置された音の観測点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３、Ｐ３１〜Ｐ３３が示された図である。
【図８】自動販売機１００の後方から前方への騒音の回り込みについての実験結果を示した図である。
【図９】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ間の位相差を異ならせて観測された観測結果が示されている。
【図１０】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、背面パネル３から壁面までの距離が１０ｍｍである場合が示されている。
【図１１】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、背面パネル３から壁面までの距離が５０ｍｍである場合が示されている。
【図１２】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、背面パネル３の後方に壁面が存在しない場合が示されている。
【図１３】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後方用スピーカの位相差が１９５°の場合の観測結果が示されている。
【図１４】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ間のゲイン差を異ならせて観測された消音効果の観測結果が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による騒音抑制装置を搭載した機器の一例を示した外観図であり、騒音抑制装置を搭載した機器の一例として自動販売機１００が示されている。図中の（ａ）には、自動販売機１００を正面方向から見た様子が示され、（ｂ）には、側面方向から見た様子が示されている。図２は、図１の自動販売機１００の前面パネル２を開いた状態を示した図である。また、図３は、図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＡ−Ａ線による切断面が示されている。以下では、図１（ｂ）及び図３における左側を前方、右側を後方として説明する。
【００１８】
自動販売機１００は、缶やペットボトルに封入された飲料を商品として販売する自動販売機であり、筐体１内に多数の商品が収容されている。筐体１は、互いに対向する前面パネル２及び背面パネル３を有する直方体形状からなる。筐体１は、その前面全体を開放する開口が形成されており、この開口を覆う前面パネル２が筐体１に対して開閉可能に取り付けられている。筐体１の底面には、脚部４が取り付けられている。
【００１９】
前面パネル２の前面中央部には、商品を購入しようとする利用者が貨幣を投入する際に使用する貨幣投入部５が形成されている。この貨幣投入部５には、硬貨を投入するための硬貨投入口５Ａと、紙幣を投入するための紙幣投入口５Ｂと、投入された貨幣の返却を指示するための返却レバー５Ｃと、投入された貨幣の合計金額を表示する投入金額表示部５Ｄが設けられている。
【００２０】
前面パネル２の前面上部には、商品の見本が展示されたディスプレイ部７が形成されている。このディスプレイ部７には、展示されている各見本に対応付けられた複数の商品選択スイッチ７Ａが設けられている。操作スイッチ７Ａは、商品を選択するための操作手段であり、利用者は、貨幣を投入した後、いずれかの商品選択スイッチ７Ａを操作することにより、その選択スイッチ７Ａに対応する商品を購入することができる。購入が指示された商品は、筐体１内の下部に送り出され、前面パネル２の下部に形成された横長形状の商品取出口８から取り出すことができる。
【００２１】
前面パネル２の背面中央部には、貨幣処理ユニット２８が設けられている。貨幣処理ユニット２８は、硬貨投入口５Ａ及び紙幣投入口５Ｂから投入される貨幣を貯留するとともに、必要に応じて硬貨返却口６又は紙幣投入口５Ｂから貨幣を返却する処理を行っている。貨幣処理ユニット２８の右側には、自動販売機１００の動作を制御する制御ユニット１３が設けられている。
【００２２】
筐体１内には、その中央部から上部にわたる領域に商品を収容するための商品収容部２１が形成されており、筐体１内の前方には、商品収容部２１から商品取出口８側へ商品を排出するための商品排出口２２が形成されている。
【００２３】
筐体１内の下部には、商品収容部２１内に収容されている商品を冷却する冷却器２４と、冷却器２４へ供給される冷媒を圧縮するコンプレッサー２７と、圧縮された冷媒を液化させる熱交換器２５と、熱交換器２５を冷却するための冷却ファン２６と、後方用スピーカ１２とが配置されている。
【００２４】
前面パネル２の底部には、横長形状の通気口２Ｈが形成され、背面パネル３の下部にも通気口３Ｈが形成されている。通気口２Ｈ及び通気口３Ｈは、筐体１の内外を連通させる開口部であり、通気口２Ｈを介して外部から吸入された空気は、通気口３Ｈを介して外部へ排出される。背面パネル３は、冷却ファン２６やコンプレッサー２７などの騒音源を挟んで前面パネル２と反対側に設置され、自動販売機１００は、背面パネル３を壁面に対向させて配置されている。
【００２５】
冷却ファン２６は、前面パネル２に設けられた通気口２Ｈを介して吸入された空気を後方へ送出する軸流ファンであり、プロペラ状の羽根を電気モーターによって回転させることにより、気流を生じさせている。コンプレッサー２７は、ロータリーピストン型の圧縮機であり、ロータリーピストンを電気モーターによって回転させることにより、冷媒圧縮を行っている。
【００２６】
商品収容部２１の下方には仕切板２３が設けられており、その下側に、筐体１内を前後方向に貫通するダクト状空間が形成されている。熱交換器２５、冷却ファン２６及びコンプレッサー２７は、このダクト状空間内に配置されている。
【００２７】
前面パネル２の下部には、マイクロホン１０及び前方用スピーカ１１が配設されている。マイクロホン１０は、冷却ファン２６やコンプレッサー２７などの騒音源で発生した音を電気信号に変換する入力装置である。前方用スピーカ１１は、前面パネル２の通気口２Ｈから外部へ放出される騒音に対し逆位相となる制御音を出力する出力装置である。ここでは、マイクロホン１０及び前方用スピーカ１１が、前面パネル２の背面からダクト状空間内に向けて配置されているが、少なくとも騒音源よりも前方に配置されていればよい。例えば、前面パネル２の前面下部から外部に向けて配置されていてもよい。
【００２８】
後方用スピーカ１２は、冷却ファン２６やコンプレッサー２７などの騒音源よりも後方の筐体１内に設置され、背面パネル３の通気口３Ｈから外部へ放出される騒音に対し逆位相となる制御音を出力する出力装置である。ここでは、後方用スピーカ１２が、ダクト状空間の周辺にダクト状空間に向けて配置されているが、少なくとも騒音源よりも後方に設置されていればよく、例えば、ダクト状空間内に配置されていてもよいし、背面パネル３に設置されていてもよい。
【００２９】
次に、アクティブ消音機能について説明する。アクティブ消音機能は、マイクロホン１０からの入力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動し、自動販売機１００内の冷却ファン２６やコンプレッサー２７から発生した騒音を前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２から出力する制御音によって消音する機能である。
【００３０】
図４は、図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＢ−Ｂ線による切断面が示されている。背面パネル３は、冷却ファン２６などの騒音源を挟んで前面パネル２と反対側に設置され、自動販売機１００は、背面パネル３を壁面に対向させて配置される。
【００３１】
冷却ファン２６は、プロペラ状の羽根を回転させることによって気流を生じさせる送風機であり、前面パネル２に設けられた通気口２Ｈを介して吸入された空気を後方へ送出する。前方用スピーカ１１は、冷却ファン２６の前方に当該冷却ファン２６に向けて配置され、後方用スピーカ１２は、冷却ファン２６に関して前面パネル２とは反対側に配置されている。後方用スピーカ１２は、その音源中心が冷却ファン２６の後方に位置するように位置決めされている。
【００３２】
冷却ファン２６から発生する騒音は、主として、羽根の回転数及び羽根の枚数に応じた周波数からなる騒音であり、この騒音が冷却ファン２６の前方及び後方へ伝搬する。マイクロホン１０には、冷却ファン２６から前方に伝搬する音と、前方用スピーカ１１から出力された音が入力される。冷却ファン２６から前方へ伝搬する音に対し逆位相となる音を前方用スピーカ１１に出力させることによって、冷却ファン２６から前方へ伝搬する騒音を消音することができる。
【００３３】
図５は、図１の自動販売機１００における動作の一例を示した図であり、前方用マイクロホンによる検出信号と後方用マイクロホンによる検出信号との間でクロススペクトルを解析した解析結果が示されている。前方用マイクロホンは、冷却ファン２６の前方に配置した観測用のマイクロホンであり、後方用マイクロホンは、冷却ファン２６の後方に配置した観測用のマイクロホンである。
【００３４】
図中の（ａ）には、前方用マイクロホンの検出信号のパワースペクトルが示され、（ｂ）には、後方用マイクロホンの検出信号の前方用マイクロホンに対する位相差が示されている。
【００３５】
前方用マイクロホンの検出信号のパワースペクトルは、周波数８５Ｈｚ付近にパワーが最大のピーク点Ｅ１が存在している。後方用マイクロホンの検出信号の前方用マイクロホンに対する位相差は、前後の検出信号間のクロススペクトル解析によって算出される。ピーク点Ｅ１近傍における上記位相差は、安定しており、概ね−１８５°（ｄｅｇ）の定常状態Ｅ２となっている。
【００３６】
つまり、冷却ファン２６は、前後で逆位相の音を発生しており、前方用スピーカ１１に対して最適制御した出力を位相反転させ、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離と後方用スピーカ１２及び冷却ファン２６間の距離との差分に応じた補正量を付加して後方用スピーカ１２から出力すれば、冷却ファン２６から後方に伝搬する騒音を効果的に消音することができる。
【００３７】
図４の例では、筐体１の左右方向の長さＤ１＝１０００ｍｍ、前後方向の長さＤ２＝６４０ｍｍ、マイクロホン１０及び前方用スピーカ１１間の距離Ｄ３＝２６０ｍｍ、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離Ｄ４＝２００ｍｍ、後方用スピーカ１２及び冷却ファン２６間の距離Ｄ５＝２４０ｍｍとなっている。冷却ファン２６の騒音が周波数＝８５Ｈｚ付近に強度のピークを有し、音速＝３４０ｍであるとすれば、波長λ＝４０００ｍｍとなる。このため、後方用スピーカ１２の制御音は、前方用スピーカ１１の制御音に対する位相差αが、次式（１）を満たすように位相差調整を行えば、後方用スピーカ１２を用いて後方へ伝搬する騒音も消音することができる。
α＝（Ｄ４−Ｄ５）／λ×３６０°−１８０°・・・（１）
【００３８】
この例では、位相差α＝（２００−２４０）／４０００×３６０°−１８０°＝−１８３．６°であり、距離差（Ｄ４−Ｄ５）、消音対象とする音の波長λに応じて、逆位相（−１８０°）から若干ずれた値となっている。
【００３９】
この様にして、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２の位相差αは、騒音の波長λと、騒音源から各スピーカ１１，１２への距離差によって求めることができる。また、位相差αを計算で求めるのではなく、オペレータが手動調整しながら、消音効果の高い位相差αの値を求めてもよい。この様にして、適切な位相差αが得られれば、前方用スピーカ１１によって効果的な消音が行われている場合に、後方用スピーカ１２によっても効果的な消音が行われることになり、後方用スピーカ１２の調整作業が容易となる。
【００４０】
図６は、図１の自動販売機１００に搭載された騒音抑制装置１１０の構成例を示したブロック図である。この騒音抑制装置１１０は、マイクロホン１０、前方用スピーカ１１、後方用スピーカ１２、アンプ３５及び制御ユニット１３により構成される。制御ユニット１３は、マイクロホン１０の出力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動する制御装置であり、制御音生成部３１、ゲイン調整部３２，３４及び位相調整部３３により構成される。
【００４１】
制御音生成部３１は、マイクロホン１０の出力信号に基づいて、前面パネル２の通気口２Ｈから外部に漏れ出る騒音を抑制するための制御音信号を生成し、ゲイン調整部３２及び位相調整部３３へ出力する動作を行っている。制御音信号は、マイクロホン１０に入力される音を基準として、前方用スピーカ１１から出力される音の位相及び強度を調整するための駆動信号である。位相及び強度の調整値は、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離と、マイクロホン１０及び冷却ファン２６間の距離との差分を考慮して、予め設定される。この制御音信号により、冷却ファン２６から前方へ伝わる騒音に対し、逆位相の制御音を前方用スピーカ１１に出力させることができる。
【００４２】
ゲイン調整部３２は、制御音生成部３１からの制御音信号のゲイン調整を行い、マイクロホン１０の出力に比べてゲインをΔＧ１だけ増加させて前方用スピーカ１１へ出力する機能を有する。
【００４３】
位相調整部３３は、前方用スピーカ１１から出力される音とは略逆位相の音を後方用スピーカ１２に出力させるために、制御音生成部３１からの制御音信号の位相を位相差αだけ移相させてゲイン調整部３４へ出力する制御音の位相差調整手段である。具体的には、前方用スピーカ１１から出力される音に対する位相差αが、上述した関係式（１）を満たすように位相調整が行われる。
【００４４】
ゲイン調整部３４は、位相調整部３３からの制御音信号のゲイン調整を行い、マイクロホン１０の出力に比べてゲインをΔＧ２だけ増加させて後方用スピーカ１２へ出力する機能を有する。
【００４５】
ゲイン調整部３２及び３４によるゲイン調整は、独立して行うことができ、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２から出力される制御音による消音効果が最大となるように調整値ΔＧ１，ΔＧ２が予め設定される。なお、ゲイン調整部３２及び前方用スピーカ１１間と、ゲイン調整部３４及び後方用スピーカ１２間には、それぞれ増幅率一定のアンプ３５が設けられている。
【００４６】
図７〜図１３は、図１の自動販売機１００による消音効果を検証するための実験に関する図である。本発明者らは、図１の自動販売機１００による消音効果を検証するために種々の実験を行った。これらの実験の内容及び結果について、図７〜図１３を用いて、詳細に説明する。
【００４７】
図７及び図８は、背面から漏洩した騒音の自動販売機１００前方への回り込みについて検証する実験の説明図である。図７には、自動販売機１００の前方に配置された９個の音の観測点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３、Ｐ３１〜Ｐ３３が示されている。観測点Ｐ１１〜Ｐ１３は、自動販売機から正面方向に１ｍ離れた観測点であり、自動販売機の設置面からの高さがそれぞれ１．５ｍ、１．０ｍ、０．５ｍの位置に配置されている。観測点Ｐ２１〜Ｐ２３は、正面方向と４５°をなす斜め左方向（左４５°）に１ｍ離れた観測点、観測点Ｐ３１〜Ｐ３３は、正面方向と４５°をなす斜め右方向（右４５°）に１ｍ離れた観測点であり、いずれも高さは観測点Ｐ１１〜Ｐ１３の場合と同様である。
【００４８】
図８は、自動販売機１００の後方から前方への騒音の回り込みについての実験結果を示した図である。図中の（ａ）には、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を用いて消音を行った場合の観測結果が示され、（ｂ）には、前方用スピーカ１１のみを用いて消音を行った場合の観測結果が示されている。これらの観測結果は、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２のいずれも用いなかった場合に対する消音効果がｄＢ単位で示されている。
【００４９】
前方用スピーカ１１のみを用いた場合には、前後のスピーカ１１，１２をともに用いた場合に比べて、消音効果が低下することは言うまでもない。しかしながら、この観測結果から、前方用スピーカ１１だけでも、正面方向の低い位置ではある程度の消音効果が得られるが、正面方向の高い位置では消音効果が大きく低下することがわかる。また、斜め左方向や斜め右方向では、消音効果が更に大きく低下することがわかる。つまり、前方用スピーカ１１のみを用いて、後方用スピーカ１２を用いなければ、通気口３Ｈから漏出した騒音が自動販売機１００の前方へ回り込むことにより、自動販売機１００前方における騒音レベルを十分に抑制することはできない。
【００５０】
従来の自動販売機の場合、背面パネル３の近傍に壁が存在すれば、騒音源よりも後方に設置されたマイクロホンには、騒音源からの直接音だけでなく、壁面で反射された反射音も入力される。このため、従来の自動販売機では、背面パネル３の通気口３Ｈから外部に漏洩する騒音を十分に消音できなかった。そこで、単純に、後方用スピーカ１２を停止させ、前方用スピーカ１１のみを稼動させることも考えられるが、上記実験結果から、前方用スピーカ１１のみを用いた場合、自動販売機１００前方において十分な消音効果を得ることができない。
【００５１】
これに対し、本実施の形態による自動販売機１００では、前面パネル２に設けられたマイクロホン１０からの入力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動することにより、壁面に対向する通気口３Ｈから漏洩する騒音も効果的に抑制することができる。このため、従来の自動販売機において、後方用スピーカ１２を停止させ、前方用スピーカ１１のみを稼動させる場合に比べても、消音効果が高いことがわかる。
【００５２】
図９は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ１１，１２間の位相差を１８０°を中心として両方向に変化させて観測された消音効果の観測結果が示されている。なお、図中の三角印は、斜め左方向の観測点Ｐ１における観測結果、丸印は、正面方向の観測点Ｐ２における観測結果、四角印は、斜め右方向の観測点Ｐ３における観測結果を示している。
【００５３】
後方用スピーカ１２から出力される音は、前方用スピーカ１１から出力される音とは略逆位相であり、位相差は、１８０°を中心とし、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離Ｄ４と、後方用スピーカ１２及び冷却ファン２６間の距離Ｄ５との差分に応じて調整される。
【００５４】
この実験結果から、図１の自動販売機では、前後のスピーカの位相差が１７５°以上２００°以下である範囲Ｃ１において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果があり、消音効果が最大となることがわかる。
【００５５】
図１０〜図１２は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、壁面までの距離を異ならせて観測された消音効果の観測結果が示されている。図１０には、背面パネル３から壁面までの距離が１０ｍｍである場合が示されている。この場合、前後のスピーカ１１，１２の位相差が１９０°以上２１０°以下である範囲Ｃ２において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果がある。
【００５６】
図１１には、背面パネル３から壁面までの距離が５０ｍｍである場合が示されている。この場合には、前後方用スピーカの位相差が１８５°以上２０５°以下である範囲Ｃ３において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果がある。
【００５７】
図１２には、背面パネル３の後方に壁面が存在しない場合が示されている。この場合には、前後方用スピーカの位相差が１７５°以上２０５°以下である範囲Ｃ４において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果がある。
【００５８】
図１０〜図１２の観測結果から、前後のスピーカ１１，１２の位相差が１７５°以上２００°以下である範囲において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても５ｄＢ以上の消音効果があり、従来の装置において前方用スピーカ１１のみを稼動させる場合よりも消音効果が高くなっている。特に、位相差が１９５°付近において、横方向の消音効果が高くなっている。
【００５９】
図１３は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカの位相差が１９５°の場合の観測結果が示されている。図中の（ａ）には、背面パネル３から壁面までの距離が１０ｍｍである場合が示され、（ｂ）には、背面パネル３の後方に壁面が存在しない場合が示されている。
【００６０】
壁面までの距離が１０ｍｍである場合の高さ＝１．５ｍにおける観測結果と、高さ＝０．５ｍにおける観測結果とを除いて、いずれの場合にも１０ｄＢ以上の消音効果があり、正面方向及び横方向のいずれについても高い消音効果が得られている。
【００６１】
図１４は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ間のゲイン差を０を中心として異ならせて観測された消音効果の観測結果が示されている。この図には、自動販売機１００の正面方向に対して斜め４５°左方向の観測点をＰ１、正面方向の観測点をＰ２、斜め４５°右方向の観測点をＰ３とし、前後のスピーカ間の位相差が１８０°で固定されている場合に、後方用スピーカ１２のゲインを変化させて得られた観測結果が示されている。
【００６２】
前後のスピーカのゲイン差が０付近では、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３においても１０ｄＢ以上の消音効果があり、消音効果が最大となっている。
【００６３】
本実施の形態によれば、前面パネル２に設けられたマイクロホン１０の出力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動し、冷却ファン２６などの騒音源から伝わる騒音をこれらのスピーカから出力される音によって消音するので、自動販売機１００を建屋の壁面に近接させて配置した際に、背面パネル３の通気口３Ｈから侵入する騒音の反射音の影響を受けることなく、騒音を低減させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、騒音源としての冷却ファンやコンプレッサーを内蔵する自動販売機の例について説明したが、本発明は、この様な場合には限定されない。すなわち、騒音源を内蔵する種々の装置、例えば、冷蔵庫やパーソナルコンピュータなどに適用することもできる。また、本発明は、冷却ファンやコンプレッサーのような回転運動を行う騒音源を内蔵する機器に好適であるが、騒音源は、冷却ファンやコンプレッサーには限定されず、回転運動を行うものにも限定されない。
【００６５】
また、本実施の形態では、前方と後方とで逆位相の騒音を抑制する場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合には限定されず、前方と後方とで逆位相とならない騒音を抑制する装置にも適用することができる。例えば、騒音源の前方と後方とで同位相の騒音を発生する騒音源が筐体内に収容される場合、距離差（Ｄ４−Ｄ５）に比例する位相の調整値を設定することにより、前後の通気口から外部に漏れ出る騒音を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 自動販売機
１１０ 騒音抑制装置
１ 筐体
２ 前面パネル
２Ｈ 通気口
３ 背面パネル
３Ｈ 通気口
４ 脚部
５ 貨幣投入部
６ 硬貨返却口
７ ディスプレイ部
８ 商品取出口
１０ マイクロホン
１１ 前方用スピーカ
１２ 後方用スピーカ
１３ 制御ユニット
２１ 商品収容部
２２ 商品排出口
２３ 仕切板
２４ 冷却器
２５ 熱交換器
２６ 冷却ファン
２７ コンプレッサー
２８ 貨幣処理ユニット
３１ 制御音生成部
３２ ゲイン調整部
３３ 位相調整部
３４ ゲイン調整部
３５ アンプ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、騒音抑制装置及び自動販売機に係り、さらに詳しくは、騒音源を収容し、背面を壁面に対向させた筐体の前面及び背面に設けられた各開口部から漏出する騒音を抑制するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
騒音源で生成された騒音をマイクロホンで検出し、当該騒音とは逆位相の音をスピーカから出力することによって、上記騒音を低減させるアクティブ消音の技術が従来から知られている。アクティブ消音とは、マイクロホンが検出した騒音について、周波数成分ごとにゲイン及び位相を調整し、スピーカの駆動信号を生成する方法であり、スピーカから騒音を打ち消すための制御音を出力させることができる。
【０００３】
最近では、内部の騒音源から発生した騒音が外部に漏洩するのを低減させたアクティブ消音機能付きの自動販売機が提案されている（例えば、特許文献１及び２）。通常、自動販売機には、熱交換器を冷却するための冷却ファンが筐体内に設置されており、商品選択スイッチなどが設けられた前面パネルには、空気を吸入するための通気口が形成されている。この通気口から筐体内に吸入された空気は、冷却ファンによって後方へ送出され、筐体背面の通気口から外部へ排出される。
【０００４】
この様な自動販売機の場合、冷却ファンで発生した騒音が通気口を介して外部に漏洩してしまうという問題があった。そこで、従来のアクティブ消音機能付きの自動販売機は、前面パネルに前方用マイクロホン及び前方用スピーカを設置し、前方用マイクロホンからの入力信号に基づいて前方用スピーカを駆動することによって、筐体前面の通気口から外部に漏洩する騒音を低減させていた。また、筐体の背面側にも、後方用マイクロホン及び後方用スピーカを設置し、後方用マイクロホンからの入力信号に基づいて後方用スピーカを駆動することによって、筐体背面の通気口から外部に漏洩する騒音を低減させていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２１０３４２号公報
【特許文献２】特開２００８−２１０３４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、一般的に自動販売機は、通路の邪魔にならないように、筐体の背面側を建屋などの壁面に近接させて設置されることが多い。この場合、自動販売機の筐体背面側に設置された後方用マイクロホンには、騒音源からの直接音の他に、壁面で反射して筐体背面の通気口から侵入した騒音の反射音も入力されることになる。
【０００７】
この反射音の強度及び位相は、壁面の表面状態や、筐体背面と壁面との距離などに応じて異なる。このため、後方用マイクロホンで集音した音から直接音を特定することが難しく、直接音を十分に打ち消すことができないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、騒音源を収容し、筐体の前面及び背面にそれぞれ開口部が設けられた機器、特に、背面を壁面に近接させて設置することが想定される機器において、筐体背面の開口部から外部に漏出する騒音を効果的に抑制することができる騒音抑制装置及び自動販売機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】
【０００９】
第１の本発明による騒音抑制装置は、騒音源を収容し、背面を壁面に対向させた筐体の前面及び背面に設けられた各開口部から漏出する騒音を抑制する騒音抑制装置であって、上記騒音源よりも前方に配置された前方用スピーカ及びマイクロホンと、上記騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカと、上記マイクロホンの出力信号に基づいて、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、２つの上記開口部から漏出する騒音をそれぞれ抑制する制御ユニットとを備えて構成される。
【００１０】
この様な構成によれば、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカを駆動し、筐体背面の開口部から漏出する騒音を抑制することができる。このため、騒音抑制装置を搭載した機器を壁面近傍に設置するために当該機器の筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。
【００１１】
第２の本発明による騒音抑制装置は、上記構成に加え、上記制御ユニットが、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音の位相差を調整する位相差調整手段を備えて構成される。一般に、同一の騒音源から逆方向に伝搬する騒音の位相差は一定であり、また、騒音源から前方用スピーカ及び後方用スピーカまでの距離差も一定となっている。このため、前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音の位相差を調整することによって、前方用スピーカによる消音が効果的に行われている場合には、後方用スピーカによる消音も効果的に行うことができる。
【００１２】
第３の本発明による騒音抑制装置は、上記構成に加え、上記騒音源が、回転運動を行う回転可動部を有し、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカが、互いに略逆位相の音を出力するように構成される。冷却ファンなどのように回転運動を行う回転可動部を有する騒音源の場合、騒音源から逆方向に伝搬する騒音は逆位相となる。このため、騒音源から前方用スピーカ及び後方用スピーカまでの距離差が騒音の波長に比べて十分に小さい場合、前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音が略逆位相であれば、筐体背面の開口部から漏れ出る騒音も効果的に抑制することができる。
【００１３】
第４の本発明による自動販売機は、上記騒音抑制装置を搭載したことを特徴としている。この様な構成によれば、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカを駆動し、筐体背面の開口部から漏出する騒音を抑制することができる。このため、自動販売機を壁面近傍に設置するために自動販売機の筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明による騒音抑制装置及び自動販売機は、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、筐体の前面及び背面にそれぞれ設けられた開口部から漏出する騒音を抑制している。これにより、この騒音抑制装置を搭載した機器を壁面近傍に設置するために当該機器の筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。また、このようなアクティブ消音を簡単な構成によって実現しているため、騒音抑制装置を安価に提供することができる。
【００１５】
また、本発明による自動販売機は、騒音源よりも前方に配置されたマイクロホンの出力信号に基づいて、前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、筐体の前面及び背面にそれぞれ設けられた開口部から漏出する騒音を抑制している。このため、この自動販売機を壁面近傍に設置するために筐体背面を壁面に対向させた場合であっても、壁面からの反射音の影響を受けることなく、騒音を効果的に抑制することができる。また、このようなアクティブ消音を簡単な構成によって実現しているため、自動販売機を安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態による騒音抑制装置を搭載した機器の概略構成の一例を示した図であり、その様な機器の一例として自動販売機１００が示されている。
【図２】図１の自動販売機１００の前面パネル２を開いた状態を示した図である。
【図３】図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＡ−Ａ線による切断面が示されている。
【図４】図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＢ−Ｂ線による切断面が示されている。
【図５】図１の自動販売機１００における動作の一例を示した図であり、前方チャネルと後方チャネルとの間でクロススペクトルを解析した解析結果が示されている。
【図６】図１の自動販売機１００に搭載した騒音抑制装置１１０の構成例を示したブロック図である。
【図７】自動販売機１００の前方に配置された音の観測点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３、Ｐ３１〜Ｐ３３が示された図である。
【図８】自動販売機１００の後方から前方への騒音の回り込みについての実験結果を示した図である。
【図９】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ間の位相差を異ならせて観測された観測結果が示されている。
【図１０】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、背面パネル３から壁面までの距離が１０ｍｍである場合が示されている。
【図１１】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、背面パネル３から壁面までの距離が５０ｍｍである場合が示されている。
【図１２】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、背面パネル３の後方に壁面が存在しない場合が示されている。
【図１３】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後方用スピーカの位相差が１９５°の場合の観測結果が示されている。
【図１４】図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ間のゲイン差を異ならせて観測された消音効果の観測結果が示されている。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態による騒音抑制装置を搭載した機器の一例を示した外観図であり、騒音抑制装置を搭載した機器の一例として自動販売機１００が示されている。図中の（ａ）には、自動販売機１００を正面方向から見た様子が示され、（ｂ）には、側面方向から見た様子が示されている。図２は、図１の自動販売機１００の前面パネル２を開いた状態を示した図である。また、図３は、図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＡ−Ａ線による切断面が示されている。以下では、図１（ｂ）及び図３における左側を前方、右側を後方として説明する。
【００１８】
自動販売機１００は、缶やペットボトルに封入された飲料を商品として販売する自動販売機であり、筐体１内に多数の商品が収容されている。筐体１は、互いに対向する前面パネル２及び背面パネル３を有する直方体形状からなる。筐体１は、その前面全体を開放する開口が形成されており、この開口を覆う前面パネル２が筐体１に対して開閉可能に取り付けられている。筐体１の底面には、脚部４が取り付けられている。
【００１９】
前面パネル２の前面中央部には、商品を購入しようとする利用者が貨幣を投入する際に使用する貨幣投入部５が形成されている。この貨幣投入部５には、硬貨を投入するための硬貨投入口５Ａと、紙幣を投入するための紙幣投入口５Ｂと、投入された貨幣の返却を指示するための返却レバー５Ｃと、投入された貨幣の合計金額を表示する投入金額表示部５Ｄが設けられている。
【００２０】
前面パネル２の前面上部には、商品の見本が展示されたディスプレイ部７が形成されている。このディスプレイ部７には、展示されている各見本に対応付けられた複数の商品選択スイッチ７Ａが設けられている。操作スイッチ７Ａは、商品を選択するための操作手段であり、利用者は、貨幣を投入した後、いずれかの商品選択スイッチ７Ａを操作することにより、その選択スイッチ７Ａに対応する商品を購入することができる。購入が指示された商品は、筐体１内の下部に送り出され、前面パネル２の下部に形成された横長形状の商品取出口８から取り出すことができる。
【００２１】
前面パネル２の背面中央部には、貨幣処理ユニット２８が設けられている。貨幣処理ユニット２８は、硬貨投入口５Ａ及び紙幣投入口５Ｂから投入される貨幣を貯留するとともに、必要に応じて硬貨返却口６又は紙幣投入口５Ｂから貨幣を返却する処理を行っている。貨幣処理ユニット２８の右側には、自動販売機１００の動作を制御する制御ユニット１３が設けられている。
【００２２】
筐体１内には、その中央部から上部にわたる領域に商品を収容するための商品収容部２１が形成されており、筐体１内の前方には、商品収容部２１から商品取出口８側へ商品を排出するための商品排出口２２が形成されている。
【００２３】
筐体１内の下部には、商品収容部２１内に収容されている商品を冷却する冷却器２４と、冷却器２４へ供給される冷媒を圧縮するコンプレッサー２７と、圧縮された冷媒を液化させる熱交換器２５と、熱交換器２５を冷却するための冷却ファン２６と、後方用スピーカ１２とが配置されている。
【００２４】
前面パネル２の底部には、横長形状の通気口２Ｈが形成され、背面パネル３の下部にも通気口３Ｈが形成されている。通気口２Ｈ及び通気口３Ｈは、筐体１の内外を連通させる開口部であり、通気口２Ｈを介して外部から吸入された空気は、通気口３Ｈを介して外部へ排出される。背面パネル３は、冷却ファン２６やコンプレッサー２７などの騒音源を挟んで前面パネル２と反対側に設置され、自動販売機１００は、背面パネル３を壁面に対向させて配置されている。
【００２５】
冷却ファン２６は、前面パネル２に設けられた通気口２Ｈを介して吸入された空気を後方へ送出する軸流ファンであり、プロペラ状の羽根を電気モーターによって回転させることにより、気流を生じさせている。コンプレッサー２７は、ロータリーピストン型の圧縮機であり、ロータリーピストンを電気モーターによって回転させることにより、冷媒圧縮を行っている。
【００２６】
商品収容部２１の下方には仕切板２３が設けられており、その下側に、筐体１内を前後方向に貫通するダクト状空間が形成されている。熱交換器２５、冷却ファン２６及びコンプレッサー２７は、このダクト状空間内に配置されている。
【００２７】
前面パネル２の下部には、マイクロホン１０及び前方用スピーカ１１が配設されている。マイクロホン１０は、冷却ファン２６やコンプレッサー２７などの騒音源で発生した音を電気信号に変換する入力装置である。前方用スピーカ１１は、前面パネル２の通気口２Ｈから外部へ放出される騒音に対し逆位相となる制御音を出力する出力装置である。ここでは、マイクロホン１０及び前方用スピーカ１１が、前面パネル２の背面からダクト状空間内に向けて配置されているが、少なくとも騒音源よりも前方に配置されていればよい。例えば、前面パネル２の前面下部から外部に向けて配置されていてもよい。
【００２８】
後方用スピーカ１２は、冷却ファン２６やコンプレッサー２７などの騒音源よりも後方の筐体１内に設置され、背面パネル３の通気口３Ｈから外部へ放出される騒音に対し逆位相となる制御音を出力する出力装置である。ここでは、後方用スピーカ１２が、ダクト状空間の周辺にダクト状空間に向けて配置されているが、少なくとも騒音源よりも後方に設置されていればよく、例えば、ダクト状空間内に配置されていてもよいし、背面パネル３に設置されていてもよい。
【００２９】
次に、アクティブ消音機能について説明する。アクティブ消音機能は、マイクロホン１０からの入力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動し、自動販売機１００内の冷却ファン２６やコンプレッサー２７から発生した騒音を前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２から出力する制御音によって消音する機能である。
【００３０】
図４は、図１の自動販売機１００の断面図であり、図１のＢ−Ｂ線による切断面が示されている。背面パネル３は、冷却ファン２６などの騒音源を挟んで前面パネル２と反対側に設置され、自動販売機１００は、背面パネル３を壁面に対向させて配置される。
【００３１】
冷却ファン２６は、プロペラ状の羽根を回転させることによって気流を生じさせる送風機であり、前面パネル２に設けられた通気口２Ｈを介して吸入された空気を後方へ送出する。前方用スピーカ１１は、冷却ファン２６の前方に当該冷却ファン２６に向けて配置され、後方用スピーカ１２は、冷却ファン２６に関して前面パネル２とは反対側に配置されている。後方用スピーカ１２は、その音源中心が冷却ファン２６の後方に位置するように位置決めされている。
【００３２】
冷却ファン２６から発生する騒音は、主として、羽根の回転数及び羽根の枚数に応じた周波数からなる騒音であり、この騒音が冷却ファン２６の前方及び後方へ伝搬する。マイクロホン１０には、冷却ファン２６から前方に伝搬する音と、前方用スピーカ１１から出力された音が入力される。冷却ファン２６から前方へ伝搬する音に対し逆位相となる音を前方用スピーカ１１に出力させることによって、冷却ファン２６から前方へ伝搬する騒音を消音することができる。
【００３３】
図５は、図１の自動販売機１００における動作の一例を示した図であり、前方用マイクロホンによる検出信号と後方用マイクロホンによる検出信号との間でクロススペクトルを解析した解析結果が示されている。前方用マイクロホンは、冷却ファン２６の前方に配置した観測用のマイクロホンであり、後方用マイクロホンは、冷却ファン２６の後方に配置した観測用のマイクロホンである。
【００３４】
図中の（ａ）には、前方用マイクロホンの検出信号のパワースペクトルが示され、（ｂ）には、後方用マイクロホンの検出信号の前方用マイクロホンに対する位相差が示されている。
【００３５】
前方用マイクロホンの検出信号のパワースペクトルは、周波数８５Ｈｚ付近にパワーが最大のピーク点Ｅ１が存在している。後方用マイクロホンの検出信号の前方用マイクロホンに対する位相差は、前後の検出信号間のクロススペクトル解析によって算出される。ピーク点Ｅ１近傍における上記位相差は、安定しており、概ね−１８５°（ｄｅｇ）の定常状態Ｅ２となっている。
【００３６】
つまり、冷却ファン２６は、前後で逆位相の音を発生しており、前方用スピーカ１１に対して最適制御した出力を位相反転させ、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離と後方用スピーカ１２及び冷却ファン２６間の距離との差分に応じた補正量を付加して後方用スピーカ１２から出力すれば、冷却ファン２６から後方に伝搬する騒音を効果的に消音することができる。
【００３７】
図４の例では、筐体１の左右方向の長さＤ１＝１０００ｍｍ、前後方向の長さＤ２＝６４０ｍｍ、マイクロホン１０及び前方用スピーカ１１間の距離Ｄ３＝２６０ｍｍ、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離Ｄ４＝２００ｍｍ、後方用スピーカ１２及び冷却ファン２６間の距離Ｄ５＝２４０ｍｍとなっている。冷却ファン２６の騒音が周波数＝８５Ｈｚ付近に強度のピークを有し、音速＝３４０ｍであるとすれば、波長λ＝４０００ｍｍとなる。このため、後方用スピーカ１２の制御音は、前方用スピーカ１１の制御音に対する位相差αが、次式（１）を満たすように位相差調整を行えば、後方用スピーカ１２を用いて後方へ伝搬する騒音も消音することができる。
α＝（Ｄ４−Ｄ５）／λ×３６０°−１８０°・・・（１）
【００３８】
この例では、位相差α＝（２００−２４０）／４０００×３６０°−１８０°＝−１８３．６°であり、距離差（Ｄ４−Ｄ５）、消音対象とする音の波長λに応じて、逆位相（−１８０°）から若干ずれた値となっている。
【００３９】
この様にして、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２の位相差αは、騒音の波長λと、騒音源から各スピーカ１１，１２への距離差によって求めることができる。また、位相差αを計算で求めるのではなく、オペレータが手動調整しながら、消音効果の高い位相差αの値を求めてもよい。この様にして、適切な位相差αが得られれば、前方用スピーカ１１によって効果的な消音が行われている場合に、後方用スピーカ１２によっても効果的な消音が行われることになり、後方用スピーカ１２の調整作業が容易となる。
【００４０】
図６は、図１の自動販売機１００に搭載された騒音抑制装置１１０の構成例を示したブロック図である。この騒音抑制装置１１０は、マイクロホン１０、前方用スピーカ１１、後方用スピーカ１２、アンプ３５及び制御ユニット１３により構成される。制御ユニット１３は、マイクロホン１０の出力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動する制御装置であり、制御音生成部３１、ゲイン調整部３２，３４及び位相調整部３３により構成される。
【００４１】
制御音生成部３１は、マイクロホン１０の出力信号に基づいて、前面パネル２の通気口２Ｈから外部に漏れ出る騒音を抑制するための制御音信号を生成し、ゲイン調整部３２及び位相調整部３３へ出力する動作を行っている。制御音信号は、マイクロホン１０に入力される音を基準として、前方用スピーカ１１から出力される音の位相及び強度を調整するための駆動信号である。位相及び強度の調整値は、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離と、マイクロホン１０及び冷却ファン２６間の距離との差分を考慮して、予め設定される。この制御音信号により、冷却ファン２６から前方へ伝わる騒音に対し、逆位相の制御音を前方用スピーカ１１に出力させることができる。
【００４２】
ゲイン調整部３２は、制御音生成部３１からの制御音信号のゲイン調整を行い、マイクロホン１０の出力に比べてゲインをΔＧ１だけ増加させて前方用スピーカ１１へ出力する機能を有する。
【００４３】
位相調整部３３は、前方用スピーカ１１から出力される音とは略逆位相の音を後方用スピーカ１２に出力させるために、制御音生成部３１からの制御音信号の位相を位相差αだけ移相させてゲイン調整部３４へ出力する制御音の位相差調整手段である。具体的には、前方用スピーカ１１から出力される音に対する位相差αが、上述した関係式（１）を満たすように位相調整が行われる。
【００４４】
ゲイン調整部３４は、位相調整部３３からの制御音信号のゲイン調整を行い、マイクロホン１０の出力に比べてゲインをΔＧ２だけ増加させて後方用スピーカ１２へ出力する機能を有する。
【００４５】
ゲイン調整部３２及び３４によるゲイン調整は、独立して行うことができ、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２から出力される制御音による消音効果が最大となるように調整値ΔＧ１，ΔＧ２が予め設定される。なお、ゲイン調整部３２及び前方用スピーカ１１間と、ゲイン調整部３４及び後方用スピーカ１２間には、それぞれ増幅率一定のアンプ３５が設けられている。
【００４６】
図７〜図１３は、図１の自動販売機１００による消音効果を検証するための実験に関する図である。本発明者らは、図１の自動販売機１００による消音効果を検証するために種々の実験を行った。これらの実験の内容及び結果について、図７〜図１３を用いて、詳細に説明する。
【００４７】
図７及び図８は、背面から漏洩した騒音の自動販売機１００前方への回り込みについて検証する実験の説明図である。図７には、自動販売機１００の前方に配置された９個の音の観測点Ｐ１１〜Ｐ１３、Ｐ２１〜Ｐ２３、Ｐ３１〜Ｐ３３が示されている。観測点Ｐ１１〜Ｐ１３は、自動販売機から正面方向に１ｍ離れた観測点であり、自動販売機の設置面からの高さがそれぞれ１．５ｍ、１．０ｍ、０．５ｍの位置に配置されている。観測点Ｐ２１〜Ｐ２３は、正面方向と４５°をなす斜め左方向（左４５°）に１ｍ離れた観測点、観測点Ｐ３１〜Ｐ３３は、正面方向と４５°をなす斜め右方向（右４５°）に１ｍ離れた観測点であり、いずれも高さは観測点Ｐ１１〜Ｐ１３の場合と同様である。
【００４８】
図８は、自動販売機１００の後方から前方への騒音の回り込みについての実験結果を示した図である。図中の（ａ）には、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を用いて消音を行った場合の観測結果が示され、（ｂ）には、前方用スピーカ１１のみを用いて消音を行った場合の観測結果が示されている。これらの観測結果は、前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２のいずれも用いなかった場合に対する消音効果がｄＢ単位で示されている。
【００４９】
前方用スピーカ１１のみを用いた場合には、前後のスピーカ１１，１２をともに用いた場合に比べて、消音効果が低下することは言うまでもない。しかしながら、この観測結果から、前方用スピーカ１１だけでも、正面方向の低い位置ではある程度の消音効果が得られるが、正面方向の高い位置では消音効果が大きく低下することがわかる。また、斜め左方向や斜め右方向では、消音効果が更に大きく低下することがわかる。つまり、前方用スピーカ１１のみを用いて、後方用スピーカ１２を用いなければ、通気口３Ｈから漏出した騒音が自動販売機１００の前方へ回り込むことにより、自動販売機１００前方における騒音レベルを十分に抑制することはできない。
【００５０】
従来の自動販売機の場合、背面パネル３の近傍に壁が存在すれば、騒音源よりも後方に設置されたマイクロホンには、騒音源からの直接音だけでなく、壁面で反射された反射音も入力される。このため、従来の自動販売機では、背面パネル３の通気口３Ｈから外部に漏洩する騒音を十分に消音できなかった。そこで、単純に、後方用スピーカ１２を停止させ、前方用スピーカ１１のみを稼動させることも考えられるが、上記実験結果から、前方用スピーカ１１のみを用いた場合、自動販売機１００前方において十分な消音効果を得ることができない。
【００５１】
これに対し、本実施の形態による自動販売機１００では、前面パネル２に設けられたマイクロホン１０からの入力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動することにより、壁面に対向する通気口３Ｈから漏洩する騒音も効果的に抑制することができる。このため、従来の自動販売機において、後方用スピーカ１２を停止させ、前方用スピーカ１１のみを稼動させる場合に比べても、消音効果が高いことがわかる。
【００５２】
図９は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ１１，１２間の位相差を１８０°を中心として両方向に変化させて観測された消音効果の観測結果が示されている。なお、図中の三角印は、斜め左方向の観測点Ｐ１における観測結果、丸印は、正面方向の観測点Ｐ２における観測結果、四角印は、斜め右方向の観測点Ｐ３における観測結果を示している。
【００５３】
後方用スピーカ１２から出力される音は、前方用スピーカ１１から出力される音とは略逆位相であり、位相差は、１８０°を中心とし、前方用スピーカ１１及び冷却ファン２６間の距離Ｄ４と、後方用スピーカ１２及び冷却ファン２６間の距離Ｄ５との差分に応じて調整される。
【００５４】
この実験結果から、図１の自動販売機では、前後のスピーカの位相差が１７５°以上２００°以下である範囲Ｃ１において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果があり、消音効果が最大となることがわかる。
【００５５】
図１０〜図１２は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、壁面までの距離を異ならせて観測された消音効果の観測結果が示されている。図１０には、背面パネル３から壁面までの距離が１０ｍｍである場合が示されている。この場合、前後のスピーカ１１，１２の位相差が１９０°以上２１０°以下である範囲Ｃ２において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果がある。
【００５６】
図１１には、背面パネル３から壁面までの距離が５０ｍｍである場合が示されている。この場合には、前後方用スピーカの位相差が１８５°以上２０５°以下である範囲Ｃ３において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果がある。
【００５７】
図１２には、背面パネル３の後方に壁面が存在しない場合が示されている。この場合には、前後方用スピーカの位相差が１７５°以上２０５°以下である範囲Ｃ４において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても１０ｄＢ以上の消音効果がある。
【００５８】
図１０〜図１２の観測結果から、前後のスピーカ１１，１２の位相差が１７５°以上２００°以下である範囲において、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３についても５ｄＢ以上の消音効果があり、従来の装置において前方用スピーカ１１のみを稼動させる場合よりも消音効果が高くなっている。特に、位相差が１９５°付近において、横方向の消音効果が高くなっている。
【００５９】
図１３は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカの位相差が１９５°の場合の観測結果が示されている。図中の（ａ）には、背面パネル３から壁面までの距離が１０ｍｍである場合が示され、（ｂ）には、背面パネル３の後方に壁面が存在しない場合が示されている。
【００６０】
壁面までの距離が１０ｍｍである場合の高さ＝１．５ｍにおける観測結果と、高さ＝０．５ｍにおける観測結果とを除いて、いずれの場合にも１０ｄＢ以上の消音効果があり、正面方向及び横方向のいずれについても高い消音効果が得られている。
【００６１】
図１４は、図１の自動販売機１００における消音動作の一例を示した図であり、前後のスピーカ間のゲイン差を０を中心として異ならせて観測された消音効果の観測結果が示されている。この図には、自動販売機１００の正面方向に対して斜め４５°左方向の観測点をＰ１、正面方向の観測点をＰ２、斜め４５°右方向の観測点をＰ３とし、前後のスピーカ間の位相差が１８０°で固定されている場合に、後方用スピーカ１２のゲインを変化させて得られた観測結果が示されている。
【００６２】
前後のスピーカのゲイン差が０付近では、いずれの観測点Ｐ１〜Ｐ３においても１０ｄＢ以上の消音効果があり、消音効果が最大となっている。
【００６３】
本実施の形態によれば、前面パネル２に設けられたマイクロホン１０の出力信号に基づいて前方用スピーカ１１及び後方用スピーカ１２を駆動し、冷却ファン２６などの騒音源から伝わる騒音をこれらのスピーカから出力される音によって消音するので、自動販売機１００を建屋の壁面に近接させて配置した際に、背面パネル３の通気口３Ｈから侵入する騒音の反射音の影響を受けることなく、騒音を低減させることができる。
【００６４】
なお、本実施の形態では、騒音源としての冷却ファンやコンプレッサーを内蔵する自動販売機の例について説明したが、本発明は、この様な場合には限定されない。すなわち、騒音源を内蔵する種々の装置、例えば、冷蔵庫やパーソナルコンピュータなどに適用することもできる。また、本発明は、冷却ファンやコンプレッサーのような回転運動を行う騒音源を内蔵する機器に好適であるが、騒音源は、冷却ファンやコンプレッサーには限定されず、回転運動を行うものにも限定されない。
【００６５】
また、本実施の形態では、前方と後方とで逆位相の騒音を抑制する場合の例について説明したが、本発明は、この様な場合には限定されず、前方と後方とで逆位相とならない騒音を抑制する装置にも適用することができる。例えば、騒音源の前方と後方とで同位相の騒音を発生する騒音源が筐体内に収容される場合、距離差（Ｄ４−Ｄ５）に比例する位相の調整値を設定することにより、前後の通気口から外部に漏れ出る騒音を抑制することができる。
【符号の説明】
【００６６】
１００ 自動販売機
１１０ 騒音抑制装置
１ 筐体
２ 前面パネル
２Ｈ 通気口
３ 背面パネル
３Ｈ 通気口
４ 脚部
５ 貨幣投入部
６ 硬貨返却口
７ ディスプレイ部
８ 商品取出口
１０ マイクロホン
１１ 前方用スピーカ
１２ 後方用スピーカ
１３ 制御ユニット
２１ 商品収容部
２２ 商品排出口
２３ 仕切板
２４ 冷却器
２５ 熱交換器
２６ 冷却ファン
２７ コンプレッサー
２８ 貨幣処理ユニット
３１ 制御音生成部
３２ ゲイン調整部
３３ 位相調整部
３４ ゲイン調整部
３５ アンプ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音源を収容し、背面を壁面に対向させた筐体の前面及び背面に設けられた各開口部から漏出する騒音を抑制する騒音抑制装置であって、
上記騒音源よりも前方に配置された前方用スピーカ及びマイクロホンと、
上記騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカと、
上記マイクロホンの出力信号に基づいて、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、２つの上記開口部から漏出する騒音をそれぞれ抑制する制御ユニットとを備えたことを特徴とする騒音抑制装置。
【請求項２】
上記制御ユニットは、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音の位相差を調整する位相差調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の騒音抑制装置。
【請求項３】
上記騒音源は、回転運動を行う回転可動部を有し、
上記前方用スピーカ及び後方用スピーカが、互いに略逆位相の音を出力することを特徴とする請求項１に記載の騒音抑制装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の騒音抑制装置を搭載したことを特徴とする自動販売機。
【請求項１】
騒音源を収容し、背面を壁面に対向させた筐体の前面及び背面に設けられた各開口部から漏出する騒音を抑制する騒音抑制装置であって、
上記騒音源よりも前方に配置された前方用スピーカ及びマイクロホンと、
上記騒音源よりも後方に配置された後方用スピーカと、
上記マイクロホンの出力信号に基づいて、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカを駆動し、２つの上記開口部から漏出する騒音をそれぞれ抑制する制御ユニットとを備えたことを特徴とする騒音抑制装置。
【請求項２】
上記制御ユニットは、上記前方用スピーカ及び後方用スピーカから出力される音の位相差を調整する位相差調整手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の騒音抑制装置。
【請求項３】
上記騒音源は、回転運動を行う回転可動部を有し、
上記前方用スピーカ及び後方用スピーカが、互いに略逆位相の音を出力することを特徴とする請求項１に記載の騒音抑制装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の騒音抑制装置を搭載したことを特徴とする自動販売機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１０−２１８４３０（Ｐ２０１０−２１８４３０Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６７２２（Ｐ２００９−６６７２２）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００００５５）アサヒビール株式会社 (535)
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００００５５）アサヒビール株式会社 (535)
【出願人】（０００２２３１８２）ティーオーエー株式会社 (190)
【Ｆターム（参考）】
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