(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-07-13
(45)【発行日】2023-07-24
(54)【発明の名称】騒音制御
(51)【国際特許分類】
H04R 1/10 20060101AFI20230714BHJP
G10K 11/178 20060101ALI20230714BHJP
【ＦＩ】
H04R1/10 101B
G10K11/178 120
H04R1/10 101Z
【請求項の数】
18
(21)【出願番号】P 2021556868
(86)(22)【出願日】2020-02-25
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-17
(86)【国際出願番号】 GB2020050441
(87)【国際公開番号】W WO2020193937
(87)【国際公開日】2020-10-01
【審査請求日】2021-11-08
(31)【優先権主張番号】1903969.2
(32)【優先日】2019-03-22
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(73)【特許権者】
【識別番号】500024469
【氏名又は名称】ダイソン・テクノロジー・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100147485
【弁理士】
【氏名又は名称】杉村 憲司
(74)【代理人】
【識別番号】230118913
【弁護士】
【氏名又は名称】杉村 光嗣
(74)【代理人】
【識別番号】100202326
【弁理士】
【氏名又は名称】橋本 大佑
(72)【発明者】
【氏名】ピーター レイド
(72)【発明者】
【氏名】フィリップ ダーリン
【審査官】冨澤 直樹
(56)【参考文献】
【文献】特表２０２２－５２８６２４（ＪＰ，Ａ）
【文献】韓国登録特許第１０－１７９６９６９（ＫＲ，Ｂ１）
【文献】特開２０１３－０３７３８１（ＪＰ，Ａ）
【文献】中国実用新案第２０６７１３０１９（ＣＮ，Ｕ）
【文献】特開２０１６－０６１５３４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０４Ｒ １／１０
Ｇ１０Ｋ １１／１７８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
フィルタアセンブリ及び該フィルタアセンブリを通して気流を発生させるモータ駆動式インペラを収容するハウジングであり、該ハウジングからろ過気流を放出する空気出口を前記フィルタアセンブリの下流に含むハウジングと、該ハウジングに取り付けられた音響ドライバと、
前記ハウジング内に配設された参照内部騒音センサと、
前記ハウジングに取り付けられた参照周囲騒音センサと、
第１の動作状態で前記参照内部騒音センサにより供給された信号を用いて前記音響ドライバを作動させ、第２の動作状態で前記参照周囲騒音センサにより供給された信号を用いて前記音響ドライバを作動させるよう構成された能動騒音制御回路と
を備えたイヤーカップ。
【請求項2】
請求項１に記載のイヤーカップにおいて、前記能動騒音制御回路は、第１の制御信号の受信に応答して前記第１の動作状態を選択し、第２の制御信号の受信に応答して前記第２の動作状態を選択するよう構成されるイヤーカップ。
【請求項3】
請求項１又は２に記載のイヤーカップにおいて、前記モータ駆動式インペラの回転速度を制御するよう配置されたモータ制御回路をさらに備えたイヤーカップ。
【請求項4】
請求項２に従属する場合の請求項３に記載のイヤーカップにおいて、前記モータ制御回路は、前記モータ駆動式インペラの前記回転速度が閾値を上回ると前記能動騒音制御回路に前記第１の制御信号を送るよう構成されるイヤーカップ。
【請求項5】
請求項２に従属する場合の請求項３に記載のイヤーカップにおいて、前記モータ制御回路は、前記モータ駆動式インペラの前記回転速度が閾値を下回ると前記能動騒音制御回路に前記第２の制御信号を送るよう構成されるイヤーカップ。
【請求項6】
請求項１～５のいずれか１項に記載のイヤーカップにおいて、前記参照内部騒音センサは、前記モータ駆動式インペラと前記音響ドライバとの間に配設されるイヤーカップ。
【請求項7】
請求項６に記載のイヤーカップにおいて、前記インペラ及び前記モータは、インペラケーシング内に配設され、該インペラケーシングは、前記ハウジング内に配設されるイヤーカップ。
【請求項8】
請求項７に記載のイヤーカップにおいて、前記参照内部騒音センサは、前記インペラケーシングと前記音響ドライバとの間に配設されるイヤーカップ。
【請求項9】
請求項１～８のいずれか１項に記載のイヤーカップにおいて、前記参照周囲騒音センサは、前記ハウジング外の環境に音響的に結合されるイヤーカップ。
【請求項10】
請求項１から９のいずれか１項に記載のイヤーカップにおいて、前記ハウジングに取り付けられて該ハウジングと共に開口を有するキャビティを画定するよう配置されたイヤーパッドをさらに備えたイヤーカップ。
【請求項11】
請求項１０に記載のイヤーカップにおいて、前記音響ドライバは、前記キャビティに音響的に結合されるイヤーカップ。
【請求項12】
請求項１０又は１１に記載のイヤーカップにおいて、前記キャビティに音響的に結合された誤差騒音センサをさらに備え、前記能動騒音制御回路は、前記誤差騒音センサにより供給された信号を用いて前記音響ドライバを作動させるようさらに構成されるイヤーカップ。
【請求項13】
請求項１２に記載のイヤーカップにおいて、前記誤差騒音センサは、前記キャビティに対して少なくとも部分的に露出されるイヤーカップ。
【請求項14】
請求項１２又は１３に記載のイヤーカップにおいて、前記参照内部騒音センサは、前記誤差騒音センサと同軸上にあるイヤーカップ。
【請求項15】
ヘッドギアと、請求項１～１４のいずれか１項に記載のイヤーカップと
を備えた頭部装着型装置であって、
前記イヤーカップは、前記ヘッドギアに取り付けられ且つユーザの耳に装着されるよう配置される頭部装着型装置。
【請求項16】
請求項１５に記載の頭部装着型装置において、前記ユーザの別の耳に装着されるよう配置された別のイヤーカップをさらに備えた頭部装着型装置。
【請求項17】
請求項１６に記載の頭部装着型装置において、前記別のイヤーカップは請求項１～１４のいずれか１項に記載のものである頭部装着型装置。
【請求項18】
請求項１５～１７のいずれか１項に記載の頭部装着型装置において、前記ヘッドギアは、ユーザの頭部に装着されるよう配置されたヘッドバンドを含み、前記イヤーカップは、前記ヘッドバンドの第１の端に取り付けられ、前記別のイヤーカップは、前記ヘッドバンドの反対側の第２の端に取り付けられる頭部装着型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、イヤーカップ又はスピーカアセンブリの騒音制御に関し、特に頭部装着型装置のイヤーカップ内の能動騒音制御の実施に関する。
【背景技術】
【0002】
大気汚染の問題は深刻化しつつあり、人間の健康に有害な影響を及ぼすことが知られている又は疑われているさまざまな大気汚染物質がある。大気汚染が引き起こし得る悪影響は、汚染物質のタイプ及び濃度と、汚染大気への曝露の長さとに応じて変わる。例えば、高い大気汚染度は、心臓血管及び呼吸器の疾病の悪化等の緊急の健康問題を引き起こし得る一方で、汚染大気への長期的な曝露には、肺容量の減少及び肺機能の低下、並びに喘息、気管支炎、気腫、及び場合によっては癌等の疾患の発症等の永続的な健康影響があり得る。
【0003】
大気汚染度が特に高い場所では、多くの人々がこれらの汚染物質への曝露を最小限にするのが有益であることを認識しており、したがって大気中に存在する汚染物質の少なくとも一部を口及び鼻に達する前に除去するためにフェースマスクを装着するようになっている。これらのフェースマスクは、比較的大きな塵埃粒子を除去するにすぎない基本的な防塵マスクから、空気がフィルタエレメント又はカートリッジを通過する必要がある、より複雑なろ過式呼吸用保護具までさまざまである。しかしながら、これらのフェースマスクは、通常は少なくともユーザの口及び鼻を覆うので、正常な呼吸がし辛くなり且つユーザが他人に話し掛け難くもなり得ることから、潜在的な利益があるにもかかわらず、このようなフェースマスクを日常的に利用することには何らかの抵抗がある。
【0004】
結果として、ユーザが装着できるがユーザの口及び鼻を覆う必要がない空気清浄器を開発する様々な試みがなされてきた。例えば、ユーザの首に掛けられて、ユーザの口及び鼻に向けて上向きの空気ジェットを発生させる装着型空気清浄器のさまざまな設計がある。これらは、より社会的に受け入れられるものであり得るが、概して、一部の最高性能の顔面装着型フィルタよりも大気汚染物質へのユーザの曝露を制限する効果が劣る。これは主に、ユーザの口及び鼻に空気ジェットを送出する精度に欠けること、及びユーザの口及び鼻に依然として達することができる未浄化気流があることに起因する。
【0005】
特許文献１、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４は全て、フェースマスク及び首掛け型清浄器の両方の代替となる頭部装着型清浄器を記載している。特許文献１は、イヤホンの一方から延びるアームに設けられた空気出口に別個の空気ろ過ユニットがパイプにより接続されるシステムを記載している。続いて、特許文献２、特許文献３、及び特許文献４のそれぞれは、ファン及びフィルタの両方がイヤーカップの少なくとも一方に組み込まれたヘッドセットを記載している。これらのうち、特許文献３のみが、空気供給ユニットが発生する騒音を低減するために能動騒音制御（ＡＮＣ）の実施を考慮している。具体的には、特許文献３によれば、空気供給ユニットの騒音を打ち消すための周波数を発生する周波数発生器がイヤーカップに設けられ、これは、従来の騒音低減技術を用いて達成することができる。しかしながら、この主張とは逆に、イヤーカップ内に位置付けられたファンが発生する騒音を減衰させるための能動騒音制御の実施は容易ではない。
【0006】
能動騒音制御は、弱め合う干渉を用いて騒音を減衰させる。望ましくない音の周波数、振幅、及び位相が識別され、同じ周波数及び振幅だが逆の位相の別の音、すなわち「アンチノイズ」音が生成されて、この「アンチノイズ」音が騒音を打ち消すようにする。ヘッドセット内では、アンチノイズ信号が所望の音声信号と合成された後にオーディオトランスデューサにより出力される。
【0007】
能動騒音制御は、フィードフォワード、フィードバック、又はハイブリッドシステムのいずれかを用いて実施することができる。フィードフォワードシステムでは、環境からの騒音を測定して測定された周囲騒音に基づく参照騒音信号を入力としてフィードフォワードＡＮＣフィルタに供給するために、参照騒音マイクロホン（通常はフィードフォワードマイクロホンと称する）がヘッドセットの外部の近くの参照位置に位置付けられる。フィードフォワードＡＮＣフィルタは、続いて参照騒音マイクロホンからの参照騒音信号を用いて、測定された周囲騒音を減衰させるためのアンチノイズ信号を生成する。フィードバックシステムでは、誤差騒音マイクロホン（通常は誤差騒音センサと称する）をユーザの耳の近くに、通常は音響トランスデューサに隣接して位置付け、ユーザに聞こえる音を測定して測定された音に基づく誤差騒音信号を入力としてフィードバックＡＮＣフィルタに供給する。フィードバックＡＮＣフィルタは、続いて誤差騒音センサからの入力を所望の音源と比較して不所望の騒音を識別し、識別された騒音を減衰させるためにアンチノイズ信号を生成する。ハイブリッドシステムは、フィードフォワードシステム及びフィードバックシステムの両方を組み合わせて全体的な騒音除去性能を向上させる。基本的なハイブリッドシステムでは、フィードフォワードシステム及びフィードバックシステムが独立して、各自の対応するマイクロホンからの入力に基づき別個のアンチノイズ信号を生成する。これらの別個のアンチノイズ信号は、続いて所望の音声信号と合成された後にオーディオトランスデューサにより出力される。高度ハイブリッドシステムでは、フィードフォワードＡＮＣフィルタの性能を向上させるためにフィードバックシステムにより識別された騒音を用いる（すなわち、フィードフォワードＡＮＣフィルタの係数を求めるための入力として用いる）ので、フィードフォワードシステム及びフィードバックシステムは相互に完全に独立して機能しない。
【0008】
従来のヘッドセットでは、能動騒音制御は外部で発生した騒音を打ち消す必要しかない。しかしながら、ファンがイヤーカップ内に位置付けられた頭部装着型清浄器では、騒音はファンを駆動するモータとヘッドセットに入る空気の急流とにより内部でも生じる。従来の構成のＡＮＣシステムは、外部環境（すなわち外来）騒音及び内部発生（すなわち内的）騒音の両方を減衰することができない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】国際公開第２０１７１２０９９２号
【文献】中国特許出願公開第１０３９４９０１７号明細書
【文献】韓国特許第１０１７９６９６９号広報
【文献】中国実用新案第２０３８５２７５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
本発明の目的は、イヤーカップと、イヤーカップを備えた、外部環境（すなわち外来）騒音及び内部発生（すなわち内的）騒音の両方を減衰する改良型の能動騒音制御を提供する頭部装着型装置とを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明の第１の態様によれば、フィルタアセンブリ及びフィルタアセンブリを通して気流を発生させるモータ駆動式インペラを収容するハウジングを備えたイヤーカップであって、ハウジングはハウジングからろ過気流を放出する空気出口をフィルタアセンブリの下流に含むイヤーカップが提供される。イヤーカップは、直接又は間接的にハウジングにより担持された又はハウジングに取り付けられた音響ドライバと、ハウジング内に配設された参照内部騒音センサと、直接又は間接的にハウジングにより担持された又はハウジングに取り付けられた参照周囲騒音センサとをさらに備える。イヤーカップは、第１の動作状態で参照内部騒音センサにより供給された信号を用いて音響ドライバを作動させ、第２の動作状態で参照周囲騒音センサにより供給された信号を用いて音響ドライバを作動させるよう構成された能動騒音制御回路をさらに備える。能動騒音制御回路は、第１の動作状態では参照周囲騒音センサにより供給された信号を用いて音響ドライバを作動させず、第２の動作状態では参照内部騒音センサにより供給された信号を用いて音響ドライバを作動させないよう構成される。
【0012】
参照内部騒音は、ハウジング外の環境に音響的に結合され得る。参照内部騒音センサ及び参照周囲騒音センサの両方が、騒音を検出／測定して検出／測定された騒音を示す信号を出力するよう配置される。参照内部騒音センサは、参照内部騒音マイクロホンを含み得る。参照周囲騒音センサは、参照周囲騒音マイクロホンを含み得る。
【0013】
イヤーカップは、サーカムオーラル型イヤーカップ及びスープラオーラル型イヤーカップのいずれかとして構成することができ、サーカムオーラル型イヤーカップとして構成されることが好ましい。
【0014】
能動騒音制御回路は、第１の制御信号の受信に応答して第１の動作状態を選択し、第２の制御信号の受信に応答して第２の動作状態を選択するよう構成され得る。
【0015】
イヤーカップは、モータ駆動式インペラの回転速度を制御するよう配置されたモータ制御回路をさらに備え得る。モータ制御回路は、モータ駆動式インペラの回転速度が閾値を上回ると能動騒音制御回路に第１の制御信号を送るよう構成され得る。モータ制御回路は、モータ駆動式インペラの回転速度が閾値を下回ると能動騒音制御回路に第２の制御信号を送るよう構成される。
【0016】
参照内部騒音センサは、モータ駆動式インペラと音響ドライバとの間に配設され得る。イヤーカップは、インペラを駆動するよう配置されたモータをさらに備え得る。インペラ及びモータは、インペラケーシング内に配設されることができ、インペラケーシングは、ハウジング内に配設されることができる。インペラケーシングは、複数の弾性支持体によりハウジング内に吊設／支持され得る。参照内部騒音センサは、インペラケーシングと音響ドライバとの間に配設され得る。
【0017】
イヤーカップは、ハウジングに取り付けられてハウジングと共に開口を有するキャビティを画定するよう配置されたイヤーパッドをさらに備え得る。音響ドライバは、キャビティに音響的に結合され得る。音響ドライバは、キャビティに対して少なくとも部分的に露出され得る。音響ドライバは、キャビティ内に又はキャビティに隣接して配設され得る。イヤーカップは、キャビティに音響的に結合された誤差騒音センサをさらに備えることができ、能動騒音制御回路は、その場合、誤差騒音センサにより供給された信号を用いて音響ドライバを作動させるようさらに構成され得る。能動騒音制御回路は、その場合、誤差騒音センサにより供給された信号と参照内部騒音センサ及び参照周囲騒音センサにより供給された信号の一方又は他方とを同時に用いて音響ドライバを作動させるようさらに構成され得る。
【0018】
誤差騒音センサは、キャビティに対して少なくとも部分的に露出され得るものであり、キャビティ内に又はキャビティに隣接して配設されることが好ましい。誤差騒音センサは、誤差騒音マイクロホンを含み得る。
【0019】
第２の態様によれば、ヘッドギアと第１の態様によるイヤーカップとを備えた頭部装着型装置であって、イヤーカップはヘッドギアに取り付けられ且つユーザの耳に装着されるよう配置される頭部装着型装置が提供される。頭部装着型装置は、ユーザの別の耳に装着されるよう配置された別のイヤーカップをさらに備え得る。別のイヤーカップは、第１の態様によるイヤーカップであり得る。
【0020】
ヘッドギアは、ユーザの頭部に装着されるよう配置されたヘッドバンドを含むことができ、イヤーカップは、ヘッドバンドの第１の端に取り付けることができ、別のイヤーカップは、ヘッドバンドの反対側の第２の端に取り付けることができる。
【0021】
第３の態様によれば、ユーザの第１の耳に装着されるよう配置された第１のスピーカアセンブリとユーザの第２の耳に装着されるよう配置された第２のスピーカアセンブリとを備えた頭部装着型空気清浄器であって、第１のスピーカアセンブリは第１の態様によるイヤーカップを含む頭部装着型空気清浄器が提供される。第２のスピーカアセンブリは、第１の態様によるイヤーカップを含み得る。
【0022】
頭部装着型空気清浄器は、ヘッドギアをさらに備えることができ、第１のスピーカアセンブリ及び第２のスピーカアセンブリの両方が、ヘッドギアに取り付けられる。ヘッドギアは、ユーザの頭部に装着されるよう配置されたヘッドバンドを含み得る。
【0023】
フィードバックＡＮＣシステムが外部発生騒音と略同レベルの減衰をイヤーカップ内のモータから生じる内部発生騒音に与えることができる一方で、従来のフィードフォワードＡＮＣシステムはこのような内部発生騒音の減衰をそれ以上達成しないことを、本発明者らは見出した。従来のフィードフォワードＡＮＣシステムでは、外向きの参照周囲騒音センサ（通常はフィードフォワードマイクロホン）がヘッドセットの外部の近くに位置付けられて環境からの騒音を直接測定し、この測定値を入力としてフィードフォワードＡＮＣフィルタに供給する。この付加的な内的騒音の減衰を改善するために、ハウジング内で生じる音を検出するよう配置され且つ内的騒音を最適に検出するようにモータとスピーカドライバとの間に好ましくは配設される参照内部騒音センサからの入力に基づき騒音を減衰するよう構成された、内側フィードフォワードＡＮＣシステムを用いることを、本発明者らは提案する。
【0024】
この内側フィードフォワードＡＮＣシステムは、従来のフィードバックＡＮＣシステムと組み合わせることによりハイブリッドＡＮＣシステムの一部として用いることができる。また、このフィードフォワードＡＮＣシステムを従来の（又は「外側」）フィードフォワードＡＮＣシステムと組み合わせて、フィードフォワードＡＮＣによる内的騒音及び外来騒音の両方の減衰を最適化することができる。最適な性能のために、内側フィードフォワードＡＮＣシステムは、両方のシステムが同時に動作するように従来の外側フィードフォワードＡＮＣシステムと組み合わせられる。しかしながら、この最適な手法は、特にフィードバックＡＮＣシステムとも組み合わせられる場合に従来のＡＮＣ回路の大幅な改変を必要とする。性能と複雑さとの間の妥協点として、モータが減衰を必要とするに足るレベルの騒音を発生しているときに内側フィードフォワードＡＮＣシステムのみが機能し、モータ騒音がこの閾値レベルを下回るときには従来の外側フィードフォワードＡＮＣシステムが機能するように、内側フィードフォワードＡＮＣシステムを従来の外側フィードフォワードＡＮＣシステムと組み合わせることができる。内側フィードフォワードＡＮＣシステムと従来の外側フィードフォワードＡＮＣシステムとのをこのように切り替えることで、内的騒音が全騒音の最重要部分である可能性が高い場合にその減衰が改善される一方で、そうでない場合は外来騒音の減衰が最適化される。
【0025】
次に、本発明の一実施形態を、添付図面を参照して単なる例として記載する。
【図面の簡単な説明】
【0026】
【図1a】本明細書に記載の頭部装着型装置の一実施形態の正面斜視図である。
【図4a】本明細書に記載の構成での使用に適したＡＮＣ回路の一例の概略図である。
【図4b】本明細書に記載の構成での使用に適したＡＮＣ回路の代替例の概略図である。
【図5】イヤーカップの第２の例の断面図である。
【図6】イヤーカップの第３の例の断面図である。
【図7】イヤーカップの第４の例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
次に、イヤーカップと、イヤーカップを備えた、外部環境（すなわち外来）騒音及び内部発生（すなわち内的）騒音の両方を減衰する改良型の能動騒音制御を提供する頭部装着型空気清浄器とを説明する。本明細書で用いる用語「空気清浄器」は、大気からの汚染物質の除去及び浄化又はろ過空気の供給の放出が可能な装置又はシステムを指す。用語「頭部装着型」は、本明細書において、ある物品がユーザの頭部に装着可能であるか又はユーザの頭部への装着に適していると定義するために用いられる。好ましい構成において、頭部装着型空気清浄器は、ヘッドバンドに取り付けられた一対のスピーカアセンブリを備えたヘッドホンシステムを含み、スピーカアセンブリの一方又は両方が本明細書に記載のイヤーカップを含む。
【0028】
本明細書で用いる用語「ヘッドホン」は、ユーザの頭部に装着されるよう設計されたヘッドバンドにより繋がれた一対の小型ラウドスピーカ、つまりスピーカを指す。通常、スピーカは、電気信号を対応する音に変換する電気音響トランスデューサにより提供される。フルサイズ又はオーバーイヤーヘッドホンと称する場合が多いサーカムオーラル型ヘッドホンは、耳全体を包み込むように形状が閉ループ（例えば円形、楕円形等）の形状であるイヤーパッドを有する。これらのヘッドホンは、耳を完全に包囲するので、サーカムオーラル型ヘッドホンは、外部騒音を減衰させるために頭部に対して完全にシールするよう設計することができる。オンイヤーヘッドホンと称する場合が多いスープラオーラル型ヘッドホンは、耳の周囲を押さえるのではなく耳に押し当たるイヤーパッドを有する。このタイプのヘッドホンは、概してサーカムオーラル型ヘッドホンよりも小型且つ軽量である結果として外部騒音の減衰が少なくなる傾向がある。
【0029】
イヤーカップは、音響ドライバと、フィルタアセンブリと、フィルタアセンブリを通る気流を発生させるモータ駆動式インペラと、フィルタアセンブリの下流にあるろ過気流をイヤーカップから放出する空気出口とを備える。イヤーカップは、イヤーカップ内に配設された参照内部騒音センサと、参照内部騒音センサにより供給された信号を用いて音響ドライバを作動させるよう構成された能動騒音制御（ＡＮＣ）回路とをさらに備える。具体的には、参照内部騒音センサは、ハウジング内で生じる音を検出／測定して検出／測定された騒音を示す信号を出力するよう配置される。ＡＮＣ回路は、その場合、参照内部騒音センサにより供給された信号を用いてこの騒音を減衰させるように音響ドライバを作動させるよう構成される。従来のフィードフォワードＡＮＣシステムとは対照的に、参照内部騒音センサは、モータ駆動式インペラが発生する内的騒音を最適に検出するようにモータ駆動式インペラと音響ドライバとの間に配設されることが好ましい。参照内部騒音センサは、音を検出するよう構成されたマイクロホン又は機械振動を検出するよう構成された振動センサ（例えば加速度計）であり得る。
【0030】
図１ａ及び１ｂは、頭部装着型空気清浄器１０００の一実施形態の外観図である。頭部装着型空気清浄器１０００は、弧状のヘッドバンド１２００により接続された一対の略円筒形のイヤーカップ又はスピーカアセンブリ１１００ａ、１１００ｂと、両方のイヤーカップ１１００ａ、１１００ｂ間に延びてこれらに両端が接続されたノズル１３００とを備える。次に、図２ａは、図１ａ及び１ｂの空気清浄器１０００のイヤーカップ１１００の側面図を示し、図２ｂは、図１ａ及び１ｂの空気清浄器１０００のイヤーカップ１１００の斜視図を示す。次に、図３ａ及び３ｂは、図２ａのイヤーカップ１１００の代替的な断面図を示す。
【0031】
イヤーカップ１１００ａ、１１００ｂのそれぞれが、ハウジング１１０１及びハウジング１１０１に取り付けられたイヤーパッド１１０２を備え、ハウジング１１０１及びイヤーパッド１１０２は、開口１１０４を有するキャビティ１１０３を共に画定する。その場合、スピーカ又は音響ドライバユニット１１０５が、キャビティ１１０３に対して少なくとも部分的に露出されるようにハウジング１１０１に取り付けられる。
【0032】
イヤーカップ１１００のそれぞれは、ハウジング１１０１内に配設された、ハウジング１１０１を通る気流を発生させるよう配置されたモータ駆動式インペラ１１０９をさらに備える。したがって、ハウジング１１０１には、モータ駆動式インペラ１１０９によりハウジング１１０１に気流を引き込むことができる空気入口１１１０と、ハウジング１１０１から気流を放出する空気出口１１１１とが設けられる。フィルタアセンブリ１１１２もハウジング１１０１内に配設されることで、モータ駆動式インペラ１１０９が発生する気流がフィルタアセンブリ１１１２を通過するように、且つイヤーカップ１１００から放出された気流がフィルタアセンブリ１１１２によりろ過／浄化されるようになっている。したがって、フィルタアセンブリ１１１２は、ハウジング１１０１の空気入口１１１０の（すなわち、インペラ１１０９が発生する気流に対して）下流且つ空気出口１１１１の上流に位置付けられる。図示の実施形態において、フィルタアセンブリ１１１２は、モータ駆動式インペラ１１０９に対して上流にも位置付けられる。
【0033】
図示の実施形態において、ハウジング１１０１は、音響ドライバユニット１１０５が取り付けられたスピーカシャーシ１１１４と、音響ドライバユニット１１０５の上からスピーカシャーシ１１１４に取り付けられた略円錐台形状のスピーカカバー１１１５とを含む。スピーカシャーシ１１１４は、円筒形の側壁１１１４ｂにより囲まれた略円形のベース１１１４ａを含む。ハウジングの空気出口１１１１は、その場合、円筒形の側壁１１１４ｂに形成された開口部により画定される。イヤーカップ１１００には、ハウジング１１０１から延び且つイヤーカップ１１００の空気出口１１１１をノズル１３００の空気入口に接続するよう配置された中空で剛性の出口ダクト１１３０も設けられる。
【0034】
スピーカシャーシの中央部は、音響ドライバユニット１１０５を位置付けることができるドライバ支持板１１１４ｃを提供する。略円錐台形状のスピーカカバー１１１５は、その場合、音響ドライバユニット１１０５がスピーカカバー１１１５により覆われるようにドライバ支持板１１１４ｃの全体にわたってスピーカシャーシ１１１４に取り付けられる。スピーカシャーシ１１１４のドライバ支持板１１１４ｃには、音響ドライバユニット１１０５が発生する音がスピーカシャーシ１１１４を通過してイヤーパッド１１０２で囲まれたキャビティ１１０３に入ることを可能にする開口部の配列が設けられる。さらに、ドライバ支持板１１１４ｃは、スピーカシャーシ１１１４のベース１１１４ａの周辺部に対して角度又は傾斜が付いている。ドライバ支持板１１１４ｃの角度又は傾斜は、イヤーカップ１１００をユーザの耳に被せて頭部装着型空気清浄器１０００がユーザの頭部に装着されると、音響ドライバユニット１１０５が耳と実質的に平行になるように選択される。例えば、図示の実施形態において、ベース１１１４ａの周辺部に対するドライバ支持板１１１４ｃの角度は、１０°～１５°である。
【0035】
イヤーカップ１１００のそれぞれは、種々の電子回路が配設又は搭載された１つ又は複数の回路基板１１０７も備える。例えば、この電子回路は、インペラ１１０９を駆動するモータ１１１３の回転速度を制御するよう配置されたモータ制御回路、音声再生を制御するよう配置された音声制御回路、及び能動騒音制御を実施して不所望の騒音を減衰させるよう配置されたＡＮＣ回路を含み得る。図示の実施形態において、１つ又は複数の回路基板１１０７は、スピーカシャーシ１１１４の周辺部に配設又は搭載される。したがって、回路基板１１０７は、音響ドライバユニット１１０５がドライバ支持板１１１４ｃに取り付けられると音響ドライバユニット１１０５を少なくとも部分的に囲む（すなわち、音響ドライバユニット１１０５の周辺の外側／周囲に配設される）。
【0036】
インペラ１１０９及びモータ１１１３を収容する略円錐台形状のインペラケーシング１１１６が、インペラケーシング１１１６の裏／後ろにより画定された凹部又はキャビティ内に音響ドライバユニット１１０５が収納されるようにスピーカカバー１１１５の上に配設される。このインペラケーシング１１１６は、インペラ１１０９及びモータ１１１３を包囲する略円錐台形状のインペラハウジング１１１７と、インペラハウジング１１１７のベースに流体接続されてインペラハウジング１１１７から排出された空気を受け取る環状ボリュート１１１８とを含む。インペラハウジング１１１７には、インペラ１１０９により空気を引き込むことができる空気入口１１１９と、インペラハウジング１１１７から環状ボリュート１１１８へ空気を放出する空気出口１１２０とが設けられる。インペラハウジング１１１７の空気入口１１１９は、インペラハウジング１１１７の小径端の開口部／開口により設けられ、空気出口１１２０は、インペラハウジング１１１７の大径端又はベースの周りに形成された環状スロットにより設けられる。
【0037】
環状ボリュート１１１８は、インペラハウジング１１１７から排出された空気を受け取ってボリュート１１１８の空気出口１１２１へ空気を導くよう配置されたスパイラル（すなわち徐々に広がる）ダクトを含む。ボリュート１１１８の空気出口１１２１は、その場合、スピーカアセンブリ１１００の空気出口１１１１に流体接続される。本明細書で用いる用語「ボリュート」は、インペラが圧送する流体を受け取り、吐出口に近づくにつれて面積を増すスパイラルファンネルを指す。したがって、ボリュート１１１８の空気出口１１２１は、インペラハウジング１１１７の空気出口１１２０を形成する周方向環状スロットから排出される空気を回収するための効率的で静かな手段となる。
【0038】
図示の実施形態において、インペラ１１０９は、略円錐形又は円錐台形を有する斜流インペラである。インペラ１１０９は、インペラ１１０９の後側／裏側が略円錐台形状の凹部を画定するような中空である。モータ１１１３は、その場合はこの凹部内に収納／配設される。好ましくは、インペラ１１０９は、セミオープン／セミクローズド斜流インペラであり、すなわち主板１１２２のみを有する。インペラ１１０９の主板１１２２は、その場合、モータ１１１３を内部に収納／配設する凹部を画定する。
【0039】
インペラケーシング１１１６は、インペラケーシング１１１６からスピーカハウジング１１０１への振動の伝達を低減する複数の弾性支持体１１２３によりハウジング１１０１内に支持／吊設される。そのために、複数の弾性支持体１１２３は、それぞれがエラストマー又はゴム材料等の弾性材料を含む。図示の実施形態において、スピーカハウジング１１０１とインペラケーシング１１１６との間の唯一の直接接続は、弾性支持体１１２３により与えられる。
【0040】
フィルタアセンブリ１１１２は、インペラ１１０９の上流に設けられてインペラケーシング１１１６に被さるよう配置されるように、スピーカシャーシ１１１４に取り付けられる。フィルタアセンブリ１１１２は、１つ又は複数のフィルタエレメント１１２５、１１２６を支持するフィルタシート１１２４を含む。図示の実施形態において、フィルタアセンブリ１１１２は、微粒子フィルタエレメント１１２５及びケミカルフィルタエレメント１１２６の両方を含み、微粒子フィルタエレメント１１２５はケミカルフィルタエレメント１１２６に対して上流に位置付けられる。
【0041】
フィルタシート１１２４には、フィルタシート１１２４の前面からフィルタシート１１２４の後面／裏面に空気を通す複数の開口部１１２７が設けられ、前面は、複数の開口部１１２７にわたってフィルタエレメント１１２５、１１２６を支持するよう配置される。フィルタシート１１２４はさらに、フィルタシート１１２４の後面／裏面とインペラケーシング１１１６の空気入口１１１９との間に、インペラケーシング１１１６の空気入口１１１９へ空気を導くよう配置された空気通路又は流路１１２８を画定する。この空気通路１１２８は、フィルタシート１１２４の後面／背面とインペラケーシング１１１６の前面との間に画定されたキャビティにより設けられる。したがって、空気は、フィルタエレメント１１２５、１１２６を通過してからしか、フィルタシート１１２４の開口部１１２７を通過して、インペラケーシング１１１６の空気入口１１１９に通じる空気通路１１２８に入ることができない。
【0042】
図示の実施形態では、フィルタシート１１２４は、スピーカシャーシ１１１４に取り付けられてインペラハウジング１１１７の上に位置付けられ、インペラハウジング１１１７は、フィルタシート１１２４の裏により規定された体積内に部分的に配設される。特に、フィルタシート１１２４は、略円錐台形状の周辺部及び略円筒形の中央部を含む。フィルタシート１１２４の略円錐台形の周辺部は、複数の開口部１１２７が設けられ、複数の開口部１１２７にわたって１つ又は複数の略円錐台形のフィルタエレメント１１２５、１１２６を支持するよう配置される。インペラハウジング１１１７は、その場合、フィルタシート１１２４の略円筒形の中央部内に少なくとも部分的に配設される。特に、インペラハウジング１１１７の空気入口１１１９は、フィルタシート１１２４の円筒形の中央部の裏により規定された体積内に配設される。
【0043】
ハウジング１１０１は、スピーカシャーシ１１１４に取り付けられた外カバー１１２９をさらに含む。この外カバー１１２９は、フィルタアセンブリ１１１２に外嵌する（したがって概してこれに一致する）よう配置され且つ開口部の配列が設けられ、開口部は外カバー１１２９に空気を通過させ、したがって外カバー１１２９の空気入口１１１０を画定する。これらの開口部は、大きな粒子がフィルタアセンブリ１１１２を通過してフィルタエレメント１１２５、１１２６を塞ぐか又は他の形で損傷を与えることを防止するサイズである。代替として、空気を通過させるために、外カバー１１２９は、外カバー１１２９の窓内に取り付けられた１つ又は複数のグリル又はメッシュを含むことができる。代替的な配列パターンが発明の範囲内で想定されることも明らかであろう。
【0044】
外カバー１１２９は、フィルタアセンブリ１１１２を覆うようにスピーカシャーシ１１１４に着脱可能に取り付けられる。例えば、外カバー１１２９は、外カバー１１２９及びスピーカシャーシ１１１４に設けられた協働するねじ山を用いて且つ／又は何らかのキャッチ機構を用いて、スピーカシャーシ１１１４に取り付けることができる。スピーカシャーシ１１１４に取り付けられると、外カバー１１２９は、例えば輸送中にフィルタエレメント１１２５、１１２６を損傷から保護し、清浄器１０００の全体的な外観に合わせたフィルタアセンブリ１１１２を覆う見栄えのよい外面も提供する。
【0045】
図示の実施形態において、外カバー１１２９は、開放端を有する中空の円錐台として設けられる。外カバー１１２９の開放大径端は、フィルタアセンブリ１１１２の大径端の周辺に外嵌するよう配置される一方で、外カバー１１２９の開放小径端は、フィルタアセンブリ１１１２の小径端の周辺及びフィルタシート１１２４の略円筒形の中央部の両方に外嵌するよう配置される。したがって、フィルタシート１１２４の略円筒形の中央部の円形前面１１２４ａは、外カバー１１２９の開放小径端内で露出することによりスピーカアセンブリ１１００の外面の一部を形成する。好ましくは、フィルタシート１１２４の円形前面１１２４ａは透明であることにより、ユーザがインペラケーシング１１１６の空気入口１１１９を通してインペラ１１０９の回転を見る窓を形成する。これにより、ユーザは、インペラ１１０９の速度を目視確認してインペラ１１０９が適切に機能していることを確認することができる。
【0046】
図１ｂに示すように、ノズル１３００の第１の開放端は、第１のスピーカアセンブリ１１００ａのハウジング１１０１から延びる剛性の出口ダクト１１３０に接続される。ノズル１３００は、その場合、第１のイヤーカップ１１００ａから延びて、第２のイヤーカップ１１００ｂのスピーカハウジング１１０１から延びる剛性の出口ダクト１１３０にノズル１３００の反対側の第２の開放端が接続するように弧状の形状をとる。ノズル１３００は、第１のイヤーカップ１１００ａをユーザの第１の耳に被せ且つ第２のイヤーカップ１１００ｂをユーザの第２の耳に被せて、清浄器１０００がユーザに装着されると、ノズル１３００がユーザの顔の周りで一方の側から他方の側まで、且つユーザの口の前に延びることができるように配置される。特に、ノズル１３００は、ユーザの顔の口、鼻、又は周囲領域に接触せずに、ユーザの顎の周りで一方の頬付近から他方の頬付近まで延びる。したがって、ユーザが他人にはっきりと話し掛けることができなくならないようにノズル１３００を通してユーザの口が見えるように、ノズル１３００の少なくとも一部が透明又は部分的に透明な材料で形成されることが好ましい。例えば、ノズルの中央部は、ポリウレタン等の可撓性の透明プラスチック製とすることができる一方で、２つの端部はそれぞれ、グリコール変性ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＧ）等の硬い透明プラスチック製とすることができる。代替として、ノズル１３００全体を単一の透明又は部分的に透明な材料から形成することができる。
【0047】
ノズル１３００には、ろ過空気をユーザに放出／送出する空気出口１３０１が設けられる。例えば、ノズル１３００の空気出口１３０１は、ノズル１３００の一部に形成された開口部の配列を含むことができ、これらの開口部は、ノズル１３００により画定された内部通路からノズル１３００の外面まで延びる。代替として、ノズル１３００の空気出口１３０１は、ノズル１３００の窓内に取り付けられた１つ又は複数のグリル又はメッシュを含み得る。
【0048】
使用の際、第１のイヤーカップ１１００ａをユーザの第１の耳に被せ且つ第２のイヤーカップ１１００ｂをユーザの第２の耳に被せて、清浄器１０００をユーザに装着し、ノズル１３００がユーザの顔の周りで一方の耳から他方の耳まで、且つユーザの少なくとも口の前に延びることができるようにする。各イヤーカップ１１００ａ、１１００ｂ内で、モータ１１１３によるインペラ１１０９の回転が、インペラケーシング１１１６を通して気流を発生させることで、外カバー１１２９の開口部を通してスピーカアセンブリ１１００に空気が引き込まれる。この気流は、続いて、外カバー１１２９とフィルタシート１１２４との間に配設されることにより気流をろ過及び／又は浄化するフィルタエレメント１１２５、１１２６を通過する。得られるろ過気流は、続いて、フィルタシート１１２４の円錐台形状の部分に設けられた開口部１１２７を通過し、インペラケーシング１１１６とフィルタシート１１２４の反対面との間の空間により設けられた空気通路１１２８に入り、空気通路１１２８は、続いてインペラケーシング１１１６の空気入口１１１９へ気流を導く。インペラ１１０９は、続いて、インペラハウジング１１１７の空気出口１１２０を提供する環状スロットを通してインペラケーシング１１１６のボリュート１１１８にろ過空気を押し出す。ボリュート１１１８は、続いて、スピーカアセンブリ１１００の空気出口１１１１を通し、ハウジング１１０１から延びる剛性の出口ダクト１１３０を通して、ノズル１３００の開放端の一方により提供される空気入口からノズル１３００にろ過気流を導く。
【0049】
イヤーカップ１１００のそれぞれは、モータ駆動式インペラ１１０９が発生させた内的を最適に検出するように、ハウジング１１０１内でモータ駆動式インペラ１１０９と音響ドライバ１１０５との間に配設されたマイクロホンにより提供される参照内部騒音センサも備える。図示の実施形態において、参照内部騒音マイクロホン１１０６は、モータ駆動式インペラ１１０９及びインペラケーシング１１１６の裏／後ろに向けてスピーカカバー１１１５に取り付けられる。１つ又は複数の回路基板１００７に設けられた能動騒音制御（ＡＮＣ）回路は、その場合、参照内部騒音マイクロホン１１０６及び音響ドライバ１１０５の両方に接続される。このＡＮＣ回路は、参照内部騒音マイクロホン１１０６により供給された信号（例えば参照内部騒音信号）を用いて騒音を減衰させるように音響ドライバ１１０５を作動させるよう構成される。具体的には、参照内部騒音マイクロホン１１０６により供給された信号は、参照内部騒音マイクロホン１１０６により検出された騒音を示し、ＡＮＣ回路は、参照内部騒音信号を受信して音響ドライバ１１０５にこの騒音を減衰させる出力（例えば内側フィードフォワードフィルタ出力）を生成するよう構成された内側フィードフォワードフィルタを含む。
【0050】
さらに、イヤーカップ１１００のそれぞれは、ＡＮＣ回路に同じく接続されたマイクロホン１１０８により提供される外向きの参照周囲騒音センサをさらに備える。参照内部騒音マイクロホン１１０６とは対照的に、参照周囲騒音マイクロホン１１０８は、ハウジング１１０１外の環境に音響的に結合されるようにハウジング１１０１に取り付けられる。図示の実施形態において、参照周囲騒音マイクロホン１１０８は、イヤーカップ１１００の外部に向けて、ハウジング１１０１の外面に隣接して設けられる。具体的には、参照周囲騒音マイクロホン１１０８は、フィルタシート１１２４の円形前面１１２４ａの内面に取り付けられる。したがって、ＡＮＣ回路は、参照周囲騒音マイクロホン１１０８により供給された信号（例えば参照周囲騒音信号）を用いて騒音を減衰させるように音響ドライバ１１０５を作動させるようにも構成される。具体的には、参照周囲騒音マイクロホン１１０８により供給された信号は、参照周囲騒音マイクロホン１１０８により検出された騒音を示し、ＡＮＣ回路は、参照周囲騒音信号を受信して音響ドライバ１１０５にこの騒音を減衰させる出力（例えば外側フィードフォワードフィルタ出力）を生成するよう構成された外側フィードフォワードフィルタを含む。
【0051】
イヤーカップ１１００のそれぞれはまた、不所望の騒音を識別できるようにユーザに届いている音を取得するために、音響ドライバ１１０５に隣接してキャビティ１１０３内に配設されたマイクロホン１１３２により提供される誤差騒音センサをさらに備える。図示の実施形態において、誤差騒音マイクロホン１１３２は、音響ドライバ１１０５とキャビティ１１０３の開口１１０４との間でスピーカシャーシ１１１４に取り付けられ、キャビティ１１０３の開口１１０４を向いている。したがって、ＡＮＣ回路は、誤差騒音マイクロホン１１３２により供給された信号（例えばフィードバック信号）を用いて騒音を減衰させるように音響ドライバ１１０５を作動させるようにも構成される。具体的には、誤差騒音マイクロホン１１３２により供給されたフィードバック信号は、誤差騒音マイクロホン１１３２により検出された騒音を示し、ＡＮＣ回路は、フィードバック信号及び所望の音声信号の両方を受信して音響ドライバ１１０５に騒音を減衰させる出力（例えばフィードバックフィルタ出力）を生成するよう構成されたフィードバックフィルタを含む。
【0052】
図示の実施形態において、参照内部騒音マイクロホン１１０６及び参照周囲騒音マイクロホン１１０８の両方は、誤差騒音マイクロホン１１３２と略同軸上にある。したがって、３つ全てのマイクロホン１１０６、１１０８、１１３２の軸が相互に整列する。この点で、マイクロホンの軸は、捕音ダイヤフラムに対して垂直な線である。参照騒音マイクロホン１１０６、１１０８及び誤差騒音マイクロホン１１３２の両方に届く騒音がコヒーレントである可能性を高めるために、参照騒音マイクロホン１１０６、１１０８と誤差騒音マイクロホン１１３２との軸上配置は必須ではないが好ましい。図示の実施形態において、参照内部騒音マイクロホン１１０６、参照周囲騒音マイクロホン１１０８、及び誤差騒音センサ１１３２は、音響ドライバ１１０５とも略同軸上にある。したがって、３つ全てのマイクロホン１１０６、１１０８、１１３２の軸は、音響ドライバ１１０５の中心軸と整列する。任意の方向からイヤーカップに到達し得る外来騒音に対処する際のＡＭＣの有効性を最適化するために、参照騒音マイクロホン１１０６、１１０８と誤差騒音マイクロホン１１３２との軸上配置は必須ではないが好ましい。
【0053】
図４ａは、本明細書に記載の構成での使用に適したＡＮＣ回路４００の例を概略的に示す。この例では、ＡＮＣ回路４００は、参照内部騒音マイクロホン、参照周囲騒音マイクロホン、誤差騒音マイクロホンのそれぞれにより供給された信号を同時に用いてＡＮＣを実施する強化形態のハイブリッドＡＮＣを実施するよう構成される。図４ａの例では、ＡＮＣ回路４００は、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０１、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０２、フィードバックＡＮＣフィルタ４０３、及びコンバイナ４０４を含む。参照周囲騒音信号は、従来の参照周囲騒音マイクロホンによりＡＮＣ回路４００に供給されて入力として外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０１に渡され、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０１は続いてこの信号を用いて外側フィードフォワードアンチノイズ出力４０５を生成する。参照内部騒音信号は、参照内部騒音マイクロホンによりＡＮＣ回路４００に供給されて入力として内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０２に渡され、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０２は続いてこの信号を用いて内側フィードフォワードアンチノイズ出力４０６を生成する。フィードバック信号は、誤差騒音センサによりＡＮＣ回路４００に供給されて入力としてフィードバックＡＮＣフィルタ４０３に渡され、フィードバックＡＮＣフィルタ４０３は続いてこのフィードバック信号及び所望の音声信号の両方を用いてフィードバックアンチノイズ出力４０７を生成する。外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０１、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４０２、及びフィードバックＡＮＣフィルタ４０３は、同時に動作するよう構成され、各フィルタのアンチノイズ出力が続いてコンバイナ４０４により所望の音声信号と加算された後に、出力音声信号４０８として音響ドライバに渡される。
【0054】
最適な性能は、外側フィードフォワードＡＮＣシステム及び内側フィードフォワードＡＮＣシステムの両方の同時使用により達成される可能性が最も高いが、この手法は、特にフィードバックＡＮＣシステムと組み合わせられる場合に従来のＡＮＣ回路の大幅な改変を必要とする。したがって、図４ｂは、本明細書に記載の構成での使用に適したＡＮＣ回路４１０の代替例を概略的に示す。この例では、ＡＮＣ回路４１０は、モータ駆動式インペラの状態に応じて外側フィードフォワードＡＮＣシステムと内側フィードフォワードＡＮＣシステムとを切り替えるハイブリッドＡＮＣの形態を実施するよう構成される。図４ｂの例では、ＡＮＣ回路４１０は、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２、フィードバックＡＮＣフィルタ４１３、コンバイナ４１４、及びスイッチ４１９を含む。外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２、及びフィードバックＡＮＣフィルタ４１３は、図４ａの回路と本質的に同様に動作するよう構成される。しかしながら、各自のアンチノイズ出力４１５、４１６、４１７をコンバイナ４１４に直接供給するのではなく、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１及び内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２は、その代わりに各自のアンチノイズ出力４１５、４１６をスイッチ４１９に供給するよう配置される。スイッチ４１９は、その場合、モータの状態に応じてこれらのアンチノイズ出力４１５、４１６の一方を選択するよう構成される。具体的には、モータが第１の動作状態のとき、スイッチ４１９は、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２により供給されたアンチノイズ出力４１６を選択してこのアンチノイズ出力４１６をコンバイナ４１４に供給するよう構成される。結果として、モータが第１の動作状態のとき、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２及びフィードバックＡＮＣフィルタ４１３のアンチノイズ出力４１６、４１７がコンバイナ４１４により所望の音声信号と加算された後に、出力音声信号４１８として音響ドライバに渡される。逆に、モータが第２の動作状態のとき、スイッチ４１９は、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１により供給されたアンチノイズ出力４１５を選択してこのアンチノイズ出力４１５をコンバイナ４１４に供給するよう構成される。結果として、モータが第２の動作状態のとき、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１及びフィードバックＡＮＣフィルタ４１３のアンチノイズ出力４１５、４１７は、コンバイナ４１４により所望の音声信号と加算された後に、出力音声信号４１８として音響ドライバに渡される。
【0055】
この切り替えを実施するために、ＡＮＣ回路４１０には、モータの状態を示す入力４２０が供給され、スイッチ４１９は、その場合、この入力４２０の変化に応答して第１の動作状態と第２の動作状態との間で選択するよう構成される。例えば、スイッチ４１９は、入力４２０が第１の制御信号（例えば高）を供給すると第１の動作状態を選択し、入力４２０が第２の制御信号（例えば低）を供給すると第２の動作状態を選択するよう構成され得る。モータの状態を示す入力４２０は、モータの回転速度を制御するモータ制御回路により供給され得る。モータ制御回路は、その場合、モータ駆動式インペラの回転速度が閾値を上回る場合はＡＮＣ回路４１０に第１の制御信号を送り、モータ駆動式インペラの回転速度がこの閾値を下回る場合はＡＮＣ回路４１０に第２制御信号を送るよう構成され得る。例として、モータ制御回路がモータをオンにするとすぐに、ＡＮＣ回路４１０が第１の制御信号に応答して第１の動作状態になり、したがって内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２により供給されたアンチノイズ出力４１６を利用するように、閾値回転速度をゼロに設定することができる。ＡＮＣ回路４１０はさらに、モータ制御回路がモータをオフにするとすぐに、第２の制御信号に応答して第２の動作状態になり、したがって外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１により供給されたアンチノイズ出力４１５を利用する。代替例として、低速でモータ駆動式インペラが発生する騒音が内側フィードフォワードＡＮＣシステムの使用を妥当とするのに十分でないと考えられる場合、閾値回転速度は非ゼロ値に設定され得る。ＡＮＣ回路４１０は、その場合、モータの回転速度が特定の減衰を必要とする騒音レベルとなるほど高い場合に、第１の制御信号に応答して第１の動作状態になり、したがって内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２により供給されたアンチノイズ出力４１６を利用するだけである。
【0056】
図４ｂに示す例の代替として、ＡＮＣの切り替えフィードフォワード動作は、図４ａのＡＮＣ回路４００を用いても達成することができる。そのために、モータの状態を示す入力４２０を用いて外側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１１及び内側フィードフォワードＡＮＣフィルタ４１２のアンチノイズ出力間を切り替えるのではなく、この入力４２０を用いて、外側フィードフォワードＡＮＣシステム及び内側フィードフォワードＡＮＣシステムの一方を選択的にオフに切り替える。外側フィードフォワードＡＮＣシステム及び内側フィードフォワードＡＮＣシステムの一方のマイクロホン及び／又はＡＮＣフィルタをオフに切り替えることで、これらのうち一方のみが非ゼロのアンチノイズ出力をコンバイナに供給するようになっている。
【0057】
本明細書に記載のイヤーカップは、参照内部騒音マイクロホン、参照周囲騒音マイクロホン、及び誤差騒音マイクロホンを有し、したがってこれらのマイクロホンのそれぞれにより供給された信号を用いるよう構成されたＡＮＣ回路も有することが好ましいが、簡略化実施形態では、参照周囲騒音マイクロホンも誤差騒音マイクロホンも用いずに、参照内部騒音マイクロホンのみを利用することが望ましい場合がある。したがって、図５は、イヤーカップ１５００が参照内部騒音マイクロホン１５０６を備えており参照周囲騒音マイクロホンも誤差騒音マイクロホンも備えていない、かかる実施形態の一例を示す。かかる実施形態は、その場合、騒音を減衰させるのに、対応する内側フィードフォワードＡＮＣフィルタと組み合わせた参照内部騒音マイクロホン１５０６に依存する。代替的な簡略化実施形態において、参照周囲騒音マイクロホン及び誤差騒音マイクロホンの一方のみと組み合わせて参照内部騒音マイクロホンを利用することが代わりに望ましい場合がある。したがって、図６及び図７は、これらの実施形態のそれぞれの例を示す。具体的には、図６は、イヤーカップ１６００が参照内部騒音マイクロホン１６０６及び参照周囲騒音マイクロホン１６０８を備え誤差騒音マイクロホンを備えない、実施形態の例を示す。かかる実施形態は、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタと組み合わせた参照内部騒音マイクロホン１６０６と、外側フィードフォワードＡＮＣフィルタと組み合わせた参照周囲騒音マイクロホン１６０８とを利用しして、騒音を減衰させる。次に、図７は、イヤーカップ１７００が参照内部騒音マイクロホン１７０６及び誤差騒音マイクロホン１７３２を備え参照周囲騒音マイクロホンを備えない、実施形態の例を示す。かかる実施形態は、その場合、内側フィードフォワードＡＮＣフィルタと組み合わせた参照内部騒音マイクロホン１７０６と、フィードバックＡＮＣフィルタと組み合わせた誤差騒音センサ１７３２とを利用して、騒音を減衰させる。
【0058】
上述の個々の事項は、単独で又は図示若しくは説明に記載した他の事項と組み合わせて用いることができ、相互に同じ一節又は相互に同じ図面で言及された事項を、相互に組み合わせて用いる必要はないことが理解されよう。さらに、「手段」という表現は、所望に応じてアクチュエータ又はシステム又は装置に置き換えることができる。さらに、「備える」又は「からなる」への言及には限定の意図は一切なく、読者は説明及び特許請求の範囲を適宜解釈すべきである。
【0059】
さらに、本発明を上記の好ましい実施形態に関して説明したが、これらの実施形態は例示にすぎないことを理解されたい。当業者であれば、添付の特許請求の範囲内に入ると考えられる、本開示を考慮した変更形態及び代替形態をなすことができるであろう。例えば、上記実施形態において、頭部装着型空気清浄器は、２つのスピーカアセンブリがヘッドバンドの両端に設けられたヘッドホンシステムを備える。しかしながら、頭部装着型空気清浄器は、第１のスピーカアセンブリをユーザの第１の耳上で支持し第２のスピーカアセンブリをユーザの第２の耳上で支持するのに用いることができる任意の頭部装着物を同様に備え得る。例えば、頭部装着型空気清浄器は、安全帽、自転車用ヘルメット、オートバイ用ヘルメットを含む帽子又はヘルメット等の任意のタイプのヘッドギアを含み得る。
【0060】
さらに、上記実施形態では、両方のスピーカアセンブリがモータ駆動式インペラ及びフィルタアセンブリを含み、両方のスピーカアセンブリがろ過／浄化空気をノズルに供給するが、２つのスピーカアセンブリの一方のみがモータ駆動式インペラ及びフィルタアセンブリを含んで、単一のスピーカアセンブリのみがろ過／浄化空気をノズルに供給するようにすることも可能である。しかしながら、かかる構成は上記実施形態のものほど効果的とはならない。
【0061】
さらに、上記実施形態では、内側フィードフォワードＡＮＣシステムが内側フィードフォワードマイクロホンを利用するが、本発明者らの認識では、内部モータ駆動式インペラが発生する内的騒音の主因がイヤーカップの構造を通して伝達される機械振動であり、したがって内側フィードフォワードＡＮＣシステムは、マイクロホンではなく加速度計等の機械振動センサを利用することができる。内側フィードフォワードＡＮＣセンサは、その場合、音ではなく機械振動として不所望の内部騒音を検出する。機械振動センサを内側フィードフォワードセンサとして用いることで、このセンサによる他の騒音源（例えば外来騒音又は周囲騒音）の検出の有効性が制限されるが、モータに対して内側フィードフォワードセンサを位置付ける自由度は潜在的に大きくなる。
【図1a】
【図1b】
【図2a】
【図2b】
【図3a】
【図3b】
【図4a】
【図4b】
【図5】
【図6】
【図7】