(57)【要約】【課題】振動・騒音を発生する機器のおかれる環境を考慮し、発生する振動・騒音をある程度のレベルで低減することにより、必要十分な振動・騒音の低減効果が得られるとともに、アクチュエータやパワーアンプ等の装置の低コスト化を図ることができる能動的振動・騒音制御方法を提供する。【解決手段】機器から発生する振動・騒音を検出し、検出した振動・騒音に対する逆位相の信号を信号発生手段から発生させて前記振動・騒音を低減する能動的振動・騒音制御方法において、前記信号発生手段から発生させる前記信号の振幅を、検出した振動・騒音の振幅より小さく設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器から発生する振動・騒音を検出し、検出した振動・騒音に対する逆位相の信号を信号発生手段から発生させて前記振動・騒音を低減する能動的振動・騒音制御方法において、前記信号発生手段から発生させる前記信号の振幅を、検出した振動・騒音の振幅より小さく設定することを特徴とする能動的振動・騒音制御方法。
【請求項２】
前記信号発生手段から発生させる前記信号の振幅を、検出した振動・騒音の振幅に対して２０〜８０％の大きさに設定することを特徴とする請求項１記載の能動的振動・騒音制御方法。
【請求項３】
前記信号発生手段の出力が、検出した振動・騒音の全てを打ち消すために必要な出力の４０〜６０％の大きさであることを特徴とする請求項１又は２記載の能動的振動・騒音制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、能動的振動・騒音制御方法に関し、詳しくは、機器から発生する振動や騒音と逆位相の信号をスピーカーや加振器等の信号発生手段から発生させて振動や振幅を低減する能動的振動・騒音制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種機器から発生する振動や騒音を低減するための方法として、機器から発生する振動・騒音を検出手段により検出し、検出した振動・騒音に対して逆位相の信号を算出し、算出した信号をスピーカーや加振器等の信号発生手段から制御対象となる前記機器の近傍で発生させる能動的振動・騒音制御方法が知られている（例えば、特許文献１，２参照。）。
【特許文献１】特開２０００−８９７６９号公報
【特許文献２】特開２００３−２８８０８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来の制御方法では、発生した振動・騒音に対して同振幅で逆位相の消音信号（制振信号）を生成させるため、機器から発生する振動や騒音のレベルが小さい場合には問題はないが、振動・騒音のピークレベルがベースレベルに対して数十ｄＢ、例えば３０ｄＢ高い場合には、３０ｄＢ相当の消音信号、通常は制御対象が発生する振動・騒音の９７％以上のレベルの消音信号を生成しなければならないため、信号発生手段であるスピーカーや加振器等のアクチュエータにも相応の出力が求められ、これらを駆動するためのパワーアンプにも高出力が求められる。したがって、大型で高価なアクチュエータやパワーアンプ等が必要になり、安全率を考慮すると極めて大掛かりで高価格なものとなることがある。
【０００４】
そこで本発明は、振動・騒音を発生する機器のおかれる環境を考慮し、消音信号（制振信号）が発生する振動・騒音をある程度のレベルで低減することにより、必要十分な振動・騒音の低減効果が得られるとともに、アクチュエータやパワーアンプ等の装置の低コスト化を図ることができる能動的振動・騒音制御方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明の能動的振動・騒音制御方法は、機器から発生する振動・騒音を検出し、検出した振動・騒音に対する逆位相の信号を信号発生手段から発生させて前記振動・騒音を低減する能動的振動・騒音制御方法において、前記信号発生手段から発生させる前記信号の振幅を、検出した振動・騒音の振幅より小さく設定することを特徴としている。
【０００６】
前記信号発生手段から発生させる前記信号の振幅は、検出した振動・騒音の振幅に対して２０〜８０％の大きさに設定することが好ましく、信号発生手段の出力が、検出した振動・騒音の全てを打ち消すために必要な出力の４０〜６０％の範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の能動的振動・騒音制御方法によれば、体感上で振動・騒音が十分に低減したと感じる範囲で振動・騒音を低減するようにしているので、従来のように発生した振動・騒音の全てを打ち消すための信号を生成、発生させる必要がなく、低出力で低価格のアクチュエータやパワーアンプ等を使用することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、機器から発生する振動に対して本発明の能動的振動・騒音制御方法を適用した一形態例を示すものであって、振動の低減状態を模式化して示す図、図２は従来の能動的振動・騒音制御方法による振動の低減状態を模式化して示す図である。
【０００９】
まず、本形態例では、制御対象となる機器から１２０Ｈｚ付近、２４０Ｈｚ付近、３６０Ｈｚ付近に、ベースレベルに対して３０ｄＢあるいはそれ以上の大きな振動ピークＰがそれぞれ発生している。図２に示すように、従来の能動的振動・騒音制御方法では、この振動を振動検出手段により検出し、検出した振動の周波数及び振動レベル（振幅）に基づいて演算手段により同振幅で逆位相の消音（制振）信号を生成させ、増幅器（パワーアンプ）を介して加振器を作動させることにより、機器から発生する振動をベースレベルＬの近くまで低減するようにしている。このとき、加振器の出力は、低減対象となる振動レベル（振幅）の９７％以上のレベル（振幅）で逆位相の信号を出力しないと所定の振動低減効果が得られないため、パワーアンプ及び加振器による振動低減量の目標値が３０ｄＢあるいは３０ｄＢ以上となり、安全率を考慮すると、パワーアンプ及び加振器として４０ｄＢ程度の能力を有するものを使用する必要があることになる。
【００１０】
一方、図１に示すように、本発明の能動的振動・騒音制御方法を適用した例では、振動ピークレベルＰが約５ｄＢ低減するように振幅を制御している。このように、振動ピークレベルの低減量を小さくした場合、計器測定値の見た目では低減効果が図２の場合よりも劣っていることになる。しかし、振動や騒音の評価は、最終的に人間の体感に依存する部分が大きく、機器が設置されている環境によっても評価が大きく異なるため、本形態例で示すように、振動が５ｄＢ程度低減するように振幅を制御するだけでも、低減後の振動ピークレベルが６５ｄＢ程度になっていれば、体感上の低減効果は十分だといえる。
【００１１】
すなわち、検出した振動を１００％近く打ち消すためには大掛かりなシステムが必要になるが、検出した振動を１００％打ち消さずに、体感上で振動が低減したと感じるように、検出した振動・騒音の振幅に対して２０〜８０％の大きさの振幅の信号を発生して振動を制御するように設定することにより、十分な振動低減効果を発揮しながら加振器等のアクチュエータの小型化が可能となり、パワーアンプも含めた装置構成の簡略化及び低価格化を図ることができる。例えば、振幅を振動レベルに換算したときに、３０ｄＢの振動レベルを５ｄＢ程度低減させるためには、理論上、制御前の振動レベルの４０％程度が出力可能であればよいため、検出した振動の全てを打ち消すために必要な出力の４０〜６０％の範囲の出力を有していれば十分な低減効果を発揮できる。
【００１２】
図３及び図４は、振動を発生する機器を所定位置に設置した状態で本発明の能動的振動・騒音制御方法を適用した場合と、従来の方法とを比較した例を示すもので、図３は本発明法を適用したときの振動の低減状態を示す図、図４は従来法を適用したときの振動の低減状態を示す図である。両図中、細線Ａは機器から発生した振動レベルの測定値、太線Ｂは制御後の振動レベルの測定値をそれぞれ示している。
【００１３】
まず、図３に示すように、本発明方法を適用した例では、１００Ｈｚ以上の周波数において、７０ｄＢ程度の振動ピークのレベルを６０〜６３ｄＢ程度にまで低減しているのに対し、図４に示す従来の方法では、１００Ｈｚ以上の周波数において、各振動ピークのレベルをベースレベルの近くまで低減している。このときの振動レベルの低減量は、図３では最大で約１０ｄＢ、図４では最大で約３０ｄＢとなっている。
【００１４】
図５及び図６は、騒音を発生する機器を設置した状態で本発明方法を適用した場合と、従来の方法とを比較した例を示すもので、図５は本発明法を適用したときの騒音の低減状態を示す図、図６は従来法を適用したときの騒音の低減状態を示す図である。両図中、細線Ａは機器から発生した騒音レベルの測定値、太線Ｂは制御後の振動レベルの測定値をそれぞれ示し、図５における細線Ｃは図６の太線Ｂと同じものであって、本発明法と従来法との比較を容易にするために記載している。
【００１５】
本例では、従来法が騒音を１０〜２０ｄＢ低減させているのに対し、本発明法は、３〜１０ｄＢの低減効果としているが、音圧レベルをこの程度低減させるだけでも、体感上は騒音が十分に低減下と感じることができる。
【００１６】
図３〜図６に示した例において、本発明法におけるアクチュエータ出力は、従来法におけるアクチュエータ出力の４０〜６０％であり、振動制御の場合は加振器やパワーアンプの小型化、低出力化が可能となり、騒音制御の場合はスピーカやパワーアンプの小型化、低出力化が可能となる。なお、アクチュエータにピエゾアクチュエータを使用する場合は、ピエゾ駆動素子の積層数低減が可能となる。
【００１７】
一般的に、振動や騒音を制御する場合、３〜５ｄＢの低減量が確保できれば、体感上は制御前に比べて十分な低減効果を感じることができるので、従来法に比べてアクチュエータ出力を４０〜６０％程度下げても十分な低減効果を発揮できることになる。
【００１８】
但し、実際の運用においては、機器から発生する振動・騒音のレベル、機器を設置した環境の暗騒音、振動・騒音を受ける人間の状態等を考慮して振動・騒音の低減量を設定すべきである。例えば、騒音では心理音響評価、振動では体感振動レベル評価等の体感評価方法を行ったり、体感シミュレータのようなシステムを使用して直接評価したりすることにより、最適な低減量を決定することが望ましい。また、全ての周波数域で振動・騒音を低減せずに、周囲に悪影響を及ぼす範囲の周波数域のみ、例えば人間の音声周波数域のみを制御範囲としたり、体感的に騒音と感じやすい周波数域を主な制御範囲とすることにより、振動・騒音を効果的に低減しながら、検出手段、演算手段を含めた装置全体の簡素化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明法を適用したときの振動の低減状態を模式化して示す図である。
【図２】従来法による振動の低減状態を模式化して示す図である。
【図３】本発明法を適用したときの振動の低減状態を示す図である。
【図４】従来法を適用したときの振動の低減状態を示す図である。
【図５】本発明法を適用したときの騒音の低減状態を示す図である。
【図６】従来法を適用したときの騒音の低減状態を示す図である。
【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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【図６】
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