特許 6222808 騒音低減装置及び騒音低減方法

(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】6222808

(24)【登録日】2017年10月13日

(45)【発行日】2017年11月1日

(54)【発明の名称】騒音低減装置及び騒音低減方法

(51)【国際特許分類】

   G10K 11/16 20060101AFI20171023BHJP

   E21D 9/12 20060101ALI20171023BHJP

   F28C 1/10 20060101ALN20171023BHJP

【ＦＩ】

   G10K11/16 160

   E21D9/12 L

   !F28C1/10

【請求項の数】8

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-102059(P2013-102059)

(22)【出願日】2013年5月14日

(65)【公開番号】特開2014-222312(P2014-222312A)

(43)【公開日】2014年11月27日

【審査請求日】2016年4月22日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(73)【特許権者】

【識別番号】591104815

【氏名又は名称】株式会社アイ・エヌ・シー・エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100175802

【弁理士】

【氏名又は名称】寺本 光生

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100167553

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 久典

(72)【発明者】

【氏名】小林 陽

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊太郎

(72)【発明者】

【氏名】大西 智也

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 哲也

(72)【発明者】

【氏名】東川 孝

【審査官】 菊池 充

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０８−００６５７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０４７６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３４９９７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−２０２９８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２０９６７０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５４５３９４３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ１０Ｋ １１／００−１３／００

Ｅ２１Ｄ １／００− ９／１４

Ｆ２８Ｃ １／００− ３／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

周期的な動作を行う複数の対象装置の動作状態をそれぞれ検出するセンサと、該センサの検出結果に基づいて前記対象装置の動作周波数及び前記対象装置間の位相差を制御する制御部とを備える騒音低減装置において、
前記対象装置から発せられる騒音の合成音を測定するマイクロフォンと、
前記制御部により制御される前記位相差を変化させる探索範囲を設定し、該探索範囲内で前記位相差を変化させつつ得られる前記マイクロフォンの測定結果に基づいて、前記合成音が最小になる最適位相差を推定する推定部と
を備え、
前記推定部は、前記マイクロフォンの測定結果が最小となる複数の位相差を求め、該複数の位相差を用いて予め規定された演算を行い、該演算により得られる値を前記最適位相差と推定する
ことを特徴とする騒音低減装置。

【請求項2】

前記推定部は、前記複数の位相差の中央値、平均値、又は中間値を求める演算を行うことを特徴とする請求項１記載の騒音低減装置。

【請求項3】

前記推定部は、前記探索範囲内で前記位相差を一定量ずつ変化させながら前記マイクロフォンの測定結果を順次得ることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の騒音低減装置。

【請求項4】

前記推定部は、０［度］から３６０［度］までの位相差範囲のうちの全部又は一部を前記探索範囲として設定することを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の騒音低減装置。

【請求項5】

前記推定部は、前記位相差範囲のうちの一部を前記探索範囲として設定した場合に、前記マイクロフォンの測定結果が最小となる複数の位相差が求められないときには、前記位相差範囲の残りの部分の全部又は一部を前記探索範囲として再設定することを特徴とする請求項４記載の騒音低減装置。

【請求項6】

前記マイクロフォンは、無指向性のマイクロフォンであることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の騒音低減装置。

【請求項7】

前記対象装置は、前記周期的な動作として振動動作又は回転動作を行うものであることを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の騒音低減装置。

【請求項8】

周期的な動作を行う複数の対象装置から発せられる騒音を低減する騒音低減方法であって、
前記対象装置間の位相差を変化させる探索範囲を設定する第１ステップと、
前記第１ステップで設定された前記探索範囲内で前記位相差を変化させつつ前記対象装置から発せられる騒音の合成音をマイクロフォンで測定する第２ステップと、
前記第２ステップの測定結果に基づいて、前記合成音が最小になる最適位相差を推定する第３ステップと、
前記位相差が前記第３ステップで推定された前記最適位相差となるように前記位相差を制御する第４ステップと、
前記第１ステップで０［度］から３６０［度］までの位相差範囲のうちの一部を前記探索範囲として設定した場合に、前記第３ステップで前記合成音が最小になる最適位相差が得られないときには、前記位相差範囲の残りの部分の全部又は一部を前記探索範囲として再設定する第５ステップと
を有することを特徴とする騒音低減方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、騒音低減装置及び騒音低減方法に関する。

【背景技術】

【0002】

泥水シールド工事等の工事現場では、泥水中に含まれる土砂等の固形物の分離及び脱水を行うために振動篩装置が用いられる。この振動篩装置は、篩網を一定の振動数で振動させることによって固形物等の篩い分けを行うものであるため、超低周波音（周波数が２０Ｈｚ以下の音）が含まれる騒音が発生する。上記の工事現場では、複数台の振動篩装置が同時稼働されることが多いため、各々の振動篩装置が発生する騒音が重畳されてうなりが生じてしまい騒音が大きくなる虞がある。

【0003】

また、工場やプラント等では、例えば流体の冷却を行う冷却塔等の設備機器が用いられる。このような設備機器は、例えば冷却対象の流体や冷媒の循環等を行うためのファン（冷却ファン）を備えているため、ファンが回転することによって超低周波音が含まれる騒音が発生し得る。ここで、設備機器に複数のファンが設けられている場合には、上記の複数台の振動篩装置が同時稼働される場合と同様に、各々のファンが発生する騒音が重畳されてうなりが生じてしまい騒音が大きくなる虞がある。

【0004】

以下の特許文献１〜３には、複数の振動装置から発生される騒音を低減する技術が開示されている。具体的に、以下の特許文献１〜３には、複数の振動装置を同じ振動数（周波数）で駆動するとともに、複数の振動装置間の振動の位相差が目標位相差（例えば、１８０［度］）となるように制御することで、振動装置の各々が発生する騒音を打ち消す（相殺する）技術が開示されている。尚、以下の特許文献３には、複数の振動装置が発生する騒音の音圧レベルを複数箇所で検出し、この検出した音圧レベルを上記の位相差（複数の振動装置間の振動の位相差）に関連付けることで、所望の方向で音圧レベルが低くなるような最適の位相差を得る点も開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開昭５９−６９５４８号公報

【特許文献2】特許第３３７１２０９号公報

【特許文献3】特許第２９２５５４０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、上述した特許文献１〜３に開示された技術は何れも、複数の振動装置間の振動の位相差が、オペレータによって手動で設定された目標位相差（例えば、１８０［度］）となるように制御するものである。周囲の環境の影響を考慮する必要のない理想的な条件下では、上述した特許文献１〜３に開示された技術のように制御すれば、複数の振動装置から発生する騒音を効果的に低減することができるものと考えられる。

【0007】

しかしながら、実際には、複数の振動装置の間の距離や周囲の環境の影響（例えば、音の反射等）によって、騒音を効果的に低減し得る最適な目標位相差が１８０［度］からずれることがあり得る。また、周囲の環境が変化した場合には、最適な目標位相差が動的に変動することもあり得る。このため、上述した特許文献１〜３に開示された技術のように制御したとしても、必ずしも複数の振動装置から発生する騒音を効果的に低減できるとは限らないという問題がある。尚、この問題は、振動装置から発生する騒音を低減する場合のみならず、ファン等の回転装置から発生する騒音を低減する場合も同様に生ずる。

【0008】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、複数の装置から発生する騒音を周囲の環境等に応じて効果的に低減することが可能な騒音低減装置及び騒音低減方法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】

上記課題を解決するために、本発明の騒音低減装置は、周期的な動作を行う複数の対象装置（Ｂ１、Ｂ２）の動作状態をそれぞれ検出するセンサ（１１ａ、１１ｂ）と、該センサの検出結果に基づいて前記対象装置の動作周波数及び前記対象装置間の位相差を制御する制御部（２０）とを備える騒音低減装置（１）において、前記対象装置から発せられる騒音の合成音を測定するマイクロフォン（１２）と、前記制御部により制御される前記位相差を変化させる探索範囲を設定し、該探索範囲内で前記位相差を変化させつつ得られる前記マイクロフォンの測定結果に基づいて、前記合成音が最小になる最適位相差を推定する推定部（３０）とを備えることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記推定部が、前記マイクロフォンの測定結果が最小となる複数の位相差を求め、該複数の位相差を用いて予め規定された演算を行い、該演算により得られる値を前記最適位相差と推定することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記推定部が、前記複数の位相差の中央値、平均値、又は中間値を求める演算を行うことを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記推定部が、前記探索範囲内で前記位相差を一定量ずつ変化させながら前記マイクロフォンの測定結果を順次得ることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記推定部が、０［度］から３６０［度］までの位相差範囲のうちの全部又は一部を前記探索範囲として設定することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記推定部が、前記位相差範囲のうちの一部（Ｒ１１、Ｒ２１）を前記探索範囲として設定した場合に、前記マイクロフォンの測定結果が最小となる複数の位相差が求められないときには、前記位相差範囲の残りの部分の全部又は一部（Ｒ１２、Ｒ２２、２３）を前記探索範囲として再設定することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記マイクロフォンが、無指向性のマイクロフォンであることを特徴としている。
また、本発明の騒音低減装置は、前記対象装置が、前記周期的な動作として振動動作又は回転動作を行うものであることを特徴としている。
本発明の騒音低減方法は、周期的な動作を行う複数の対象装置（Ｂ１、Ｂ２）から発せられる騒音を低減する騒音低減方法であって、前記対象装置間の位相差を変化させる探索範囲を設定する第１ステップ（Ｓ１１）と、前記第１ステップで設定された前記探索範囲内で前記位相差を変化させつつ前記対象装置から発せられる騒音の合成音をマイクロフォン（１２）で測定する第２ステップ（Ｓ１３〜Ｓ１６）と、前記第２ステップの測定結果に基づいて、前記合成音が最小になる最適位相差を推定する第３ステップ（Ｓ１９）と、前記位相差が前記第３ステップで推定された前記最適位相差となるように前記位相差を制御する第４ステップとを有することを特徴としている。
また、本発明の騒音低減方法は、前記第１ステップで０［度］から３６０［度］までの位相差範囲のうちの一部を前記探索範囲として設定した場合に、前記第３ステップで前記合成音が最小になる最適位相差が得られないときには、前記位相差範囲の残りの部分の全部又は一部を前記探索範囲として再設定する第５ステップを有することを特徴としている。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、制御部により制御される位相差を変化させる探索範囲を設定し、この探索範囲内で位相差を変化させつつ得られるマイクロフォンの測定結果（対象装置から発せられる騒音の合成音の測定結果）に基づいて、合成音が最小になる最適位相差を推定しており、合成音を最小にし得る位相差が自動的に得られるため、複数の装置から発生する騒音を周囲の環境等に応じて効果的に低減することが可能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の一実施形態による騒音低減装置の要部構成を示すブロック図である。

【図2】本発明の一実施形態における振動装置間の位相差とマイクロフォンで測定される合成音の振幅との関係を示す図である。

【図3】本発明の一実施形態で行われる最適位相差の算出方法を示すフローチャートである。

【図4】本発明の一実施形態において記録される合成音の測定結果の一例を示す図である。

【図5】本発明の一実施形態における探索範囲の他の設定例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図面を参照して本発明の一実施形態による騒音低減装置及び騒音低減方法について詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態による騒音低減装置の要部構成を示すブロック図である。図１に示す通り、本実施形態の騒音低減装置１は、近接センサ１１ａ，１１ｂ（センサ）、マイクロフォン１２、コントローラ１３、及びインバータ１４を備えており、振動装置Ｂ１，Ｂ２（対象装置）で発生する騒音を低減する。

【0013】

ここで、振動装置Ｂ１，Ｂ２は、例えば泥水シールド工事等の工事現場において、泥水中に含まれる土砂等の固形物の分離及び脱水を行うために用いられる振動篩装置である。この振動篩装置は、例えばモータ、偏心シャフト、及び篩網（何れも図示省略）を備えており、モータによって偏心シャフトを回転させて篩網を振動させることにより、固形物等の篩い分けを行う。

【0014】

振動装置Ｂ１は、不図示の駆動装置から出力される駆動パルスＤ１によって駆動され、振動装置Ｂ２は、インバータ１４から出力される駆動パルスＤ２によって駆動される。駆動パルスＤ１は、一定の周波数（例えば、電源周波数）を有するパルスであり、駆動パルスＤ２は、コントローラ１３の制御によって規定される周波数を有するパルスである。従って、振動装置Ｂ１は、一定の周波数（周期）で振動し、振動装置Ｂ２は、駆動パルスＤ２の周波数に応じた周波数（周期）で振動する。但し、振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動周波数は、篩い分けが行われる固形物等の重量に応じて多少変動することがある。

【0015】

近接センサ１１ａ，１１ｂは、振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転状態（動作状態）をそれぞれ検出する。具体的に、近接センサ１１ａは、振動装置Ｂ１に設けられているモータの近傍に取り付けられており、モータの特定部位（例えば、回転軸に取り付けられている金属片）の近接状態に応じてレベルが変化するパルス信号Ｓ１を出力する。同様に、近接センサ１１ｂは、振動装置Ｂ２に設けられているモータの近傍に取り付けられており、モータの特定部位の近接状態に応じてレベルが変化するパルス信号Ｓ２を出力する。これらパルス信号Ｓ１，Ｓ２は、モータの特定部位が近接センサ１１ａ，１１ｂに最近接している状態のときには「Ｈ（ハイ）」レベルになり、他の状態のときには「Ｌ（ロー）」レベルになる。

【0016】

マイクロフォン１２は、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音の合成音を測定し、その測定結果を示す測定信号Ｓ１０を出力する。このマイクロフォン１２は、例えばあらゆる方向からの音を測定可能な無指向性（全指向性）のものであり、騒音の低減を行いたい場所（騒音を低減すべき場所）に設置される。ここで、マイクロフォン１２は、少なくとも低減したい騒音を測定することが可能であれば、任意の周波数特性を有するものを用いることができる。尚、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音に含まれる超低周波音（周波数が２０Ｈｚ以下の音）を低減する場合には、超低周波音に対する感度が高いものを用いるのが望ましい。

【0017】

コントローラ１３は、振動制御部２０（制御部）及び最適位相差推定部３０（推定部）を備えており、近接センサ１１ａ，１１ｂからのパルス信号Ｓ１，Ｓ２及びマイクロフォン１２からの測定信号Ｓ１０を用いて指令信号Ｃ１を生成して振動装置Ｂ２の振動を制御する。具体的に、コントローラ１３は、振動装置Ｂ２に設けられているモータに対する速度指令信号を、上記指令信号Ｃ１として生成してインバータ１４に出力し、振動装置Ｂ２の振動周波数（動作周波数）及び振動装置Ｂ１，Ｂ２間の振動の位相差（位相差）を制御する。

【0018】

振動制御部２０は、周波数位相差検出部２１、演算部２２、演算部２３、位相差制御部２４、演算部２５、及び周波数制御部２６を備えており、上記パルス信号Ｓ１，Ｓ２及び最適位相差推定部３０から出力される目標位相差（Φ）を示す信号に基づいて指令信号Ｃ１を生成する。周波数位相差検出部２１は、パルス信号Ｓ１，Ｓ２から振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動周波数（ｆ１，ｆ２）をそれぞれ検出するとともに、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差（θ）を検出する。演算部２２は、周波数位相差検出部２１で検出された振動装置Ｂ１の振動周波数（ｆ１）と振動装置Ｂ２の振動周波数（ｆ２）との差分を演算する。

【0019】

演算部２３は、最適位相差推定部３０からの目標位相差（Φ）と、周波数位相差検出部２１で検出された振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差（θ）との差分を演算する。位相差制御部２４は、演算部２２の演算結果（ｆ１−ｆ２）と演算部２３の演算結果（Φ−θ）とを用いて、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を制御する指令値を生成する。演算部２５は、演算部２２の演算結果（ｆ１−ｆ２）と位相差制御部２４から出力される指令値とを加算する演算を行う。周波数制御部２６は、演算部２５の演算結果に基づいて振動装置Ｂ２の振動周波数を制御する指令信号Ｃ１を生成する。

【0020】

最適位相差推定部３０は、目標位相差（Φ）を変化させる探索範囲を設定し、設定した探索範囲内で目標位相差（Φ）を変化させつつ得られるマイクロフォン１２からの測定信号Ｓ１０に基づいて、測定信号Ｓ１０（マイクロフォン１２で測定される合成音）が最小になる位相差（最適位相差）を推定する。尚、測定信号Ｓ１０からマイクロフォン１２で測定される合成音の音圧を求め、この音圧が最小になる位相差を最適位相差として推定するようにしてもよい。また、測定信号Ｓ１０に含まれる特定の周波数成分（例えば、超低周波音の周波数成分）を抽出するフィルタを最適位相差推定部３０に設け、この特定の周波数成分が最小になる位相差を最適位相差として推定するようにしても良い。

【0021】

最適位相差推定部３０は、電源が投入されて騒音低減装置１の動作が開始された直後、或いは外部からの指示（例えば、作業員からの指示）があった場合に、測定信号Ｓ１０が最小になる位相差を推定する処理を行う。これは、振動装置Ｂ１，Ｂ２が設置された場所の周囲の構造物等に応じて最適な目標位相差を求めるため、或いは振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動状態の変化（例えば、可動部質量の増大等）や周囲の構造物の変化（新築、取り壊し、倒壊等）が生じた場合でも最適な目標位相差を求められるようにするためである。

【0022】

具体的に、最適位相差推定部３０は、設定した探索範囲内で位相差を一定量ずつ変化させながらマイクロフォン１２の測定信号Ｓ１０を順次得て、測定信号Ｓ１０が最小となる複数の位相差を求め、この位相差を用いて予め規定された演算を行って得られる値を最適位相差と推定する。例えば、０〜３６０［度］の範囲（位相差範囲）の全部を探索範囲として設定した場合には、数［度］（例えば、５［度］）ずつ変化させながらマイクロフォン１２の測定信号Ｓ１０を順次得る。そして、測定信号Ｓ１０が最小となる複数の位相差を求め、これら位相差の中央値、平均値、又は中間値を最適位相差と推定する。

【0023】

ここで、最適位相差推定部３０は、上述の通り０〜３６０［度］の範囲のうちの全部を探索範囲として設定し、或いは０〜３６０［度］の範囲のうちの一部を探索範囲として設定する。０〜３６０［度］の範囲のうちの一部を探索範囲として設定する場合には、例えば０〜１８０［度］の範囲、９０〜２７０［度］の範囲、或いは１８０〜３６０［度］の範囲を探索範囲に設定する。このように、０〜３６０［度］の範囲のうちの一部を探索範囲とするのは、最適位相差を得るのに要する時間を短縮するためである。

【0024】

０〜３６０［度］の範囲の一部を探索範囲として設定した場合に、測定信号Ｓ１０が最小となる複数の位相差が求められないときには、最適位相差推定部３０は、０〜３６０［度］の範囲の残りの部分の全部又は一部を探索範囲として再設定する。例えば、０〜１８０［度］の範囲が探索範囲に設定されている場合には、残りの１８０〜３６０［度］の範囲を探索範囲として再設定する。これは、再設定した探索範囲内で、測定信号Ｓ１０が最小になる位相差を求めるためである。

【0025】

図２は、本発明の一実施形態における振動装置間の位相差とマイクロフォンで測定される合成音の振幅との関係を示す図である。尚、図２においては、横軸に振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差をとり、縦軸にマイクロフォン１２で測定される合成音の振幅をとってある。図２中における位相差αは、マイクロフォン１２で測定される合成音の振幅が最小となる最適位相差であり、周囲の環境の影響を考慮する必要のない理想的な条件下では１８０［度］である。

【0026】

図２に示す例において、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差が０〜α［度］の範囲では、位相差が大きくなるにつれてマイクロフォン１２で測定される合成音の振幅が単調に減少する。これに対し、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差がα〜３６０［度］の範囲では、位相差が大きくなるにつれてマイクロフォン１２で測定される合成音の振幅が単調に増加する。但し、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差が最適位相差αに近い値では、マイクロフォン１２で測定される合成音の振幅が小さくなり、暗騒音（対象とする振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音以外の騒音）が支配的になるため合成音の振幅が一定の値になる。

【0027】

このように、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差とマイクロフォン１２で測定される合成音の振幅との関係は、基本的には位相差の変化に応じて合成音の振幅がほぼ単調減少又は単調増加する関係にあり、最適位相差αに近い値では合成音の振幅がほぼ一定になる関係がある。このため、最適位相差推定部３０は、探索範囲内で位相差を一定量ずつ変化させながらマイクロフォン１２の測定信号Ｓ１０を順次得て、測定信号Ｓ１０が最小となる複数の位相差を求めることで、確実且つ効率的に最適位相差を推定するようにしている。

【0028】

尚、周囲の環境の影響（例えば、音の反射等）によって、最適位相差α以外の位相差で合成音の振幅が極小となる部分が生ずることが考えられる。このような部分が生ずると、探索範囲の設定の仕方によっては、その部分の位相差が誤って最適位相差αと推定される可能性も考えられるが、０〜３６０［度］の範囲のうちの全部を探索範囲とすれば最終的には正しい最適位相差αを得ることができる。

【0029】

インバータ１４は、振動装置Ｂ２に対して設けられ、コントローラ１３の振動制御部２０から出力される指令信号Ｃ１に応じた駆動パルスＤ２を生成して振動装置Ｂ２に出力する。つまり、インバータ１４は、コントローラ１３の制御の下で、振動装置Ｂ２の振動周波数及び振動装置Ｂ２の位相（振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差）の制御に用いられる駆動信号を生成する。

【0030】

次に、上記構成における騒音低減装置１の動作について説明する。振動装置Ｂ１，Ｂ２及び騒音低減装置１の電源が投入されると、不図示の駆動装置からの駆動パルスＤ１が振動装置Ｂ１に入力されるとともに、コントローラ１３から出力される指令信号Ｃ１（初期値）に応じたインバータ１４からの駆動パルスＤ２が振動装置Ｂ２に入力される。すると振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータが回転を開始し、これにより振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動が開始される。

【0031】

振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動が開始されると、振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転状態が近接センサ１１ａ，１１ｂによってそれぞれ検出され、近接センサ１１ａ，１１ｂからコントローラ１３に対してパルス信号Ｓ１，Ｓ２が出力される。近接センサ１１ａ，１１ｂからのパルス信号Ｓ１１，Ｓ１２がコントローラ１３に入力されると、コントローラ１３内の周波数位相差検出部２１で、振動装置Ｂ１の振動周波数（ｆ１）及び振動装置Ｂ２の振動周波数（ｆ２）が検出されるとともに、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差（θ）が検出される。

【0032】

周波数位相差検出部２１で検出された振動装置Ｂ１の振動周波数（ｆ１）及び振動装置Ｂ２の振動周波数（ｆ２）は演算部２２に出力され、演算部２２においてこれらの差分（ｆ１−ｆ２）が演算される。また、周波数位相差検出部２１で検出された振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差（θ）は演算部２３に出力され、演算部２３において最適位相差推定部３０から出力される目標位相差（Φ）の初期値と振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差（θ）との差分が演算される。

【0033】

演算部２２の演算結果（ｆ１−ｆ２）及び演算部２３の演算結果（Φ−θ）は位相差制御部２４に入力され、位相差制御部２４において、これらの演算結果を用いた指令値（振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を制御する指令値）の生成が行われる。位相差制御部２４で生成された指令値は演算部２５に出力され、演算部２５において演算部２２の演算結果（ｆ１−ｆ２）と位相差制御部２４で生成された指令値とを加算する演算が行われる。演算部２５の演算結果は周波数制御部２６に出力され、周波数制御部２６において、演算部２５の演算結果に基づいた指令信号Ｃ１の生成が行われる。周波数制御部２６で生成された指令信号Ｃ１はインバータ１４に出力される。

【0034】

インバータ１４は指令信号Ｃ１に応じた駆動パルスＤ２を生成して振動装置Ｂ２に出力する。ここで、インバータ１４に入力される指令信号Ｃ１は、振動装置Ｂ２に設けられているモータに対する速度指令信号である。このため、インバータ１４で生成された駆動信号Ｂ２が振動装置Ｂ２に入力されると、振動装置Ｂ２に設けられたモータの回転速度が変化する。

【0035】

コントローラ１３に設けられた位相差制御部２４は、演算部２３の演算結果（Φ−θ）が零になるように位相制御し、周波数制御部２６は、演算部２２の演算結果（ｆ１−ｆ２）が零なるように周波数制御する。このため、以上の動作が繰り返されて、位相差制御部２４による位相制御及び周波数制御部２６による周波数制御が継続されることによって、振動装置Ｂ１，Ｂ２は同じ振動周波数で振動するようになり、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差は目標位相差（Φ）にされる。

【0036】

また、騒音低減装置１の電源が投入されると、以上説明した動作に加えて、最適位相差推定部３０によって最適位相差を求める処理が開始される。図３は、本発明の一実施形態で行われる最適位相差の算出方法を示すフローチャートである。処理が開始されると、まず目標位相差（Φ）を変化させる探索範囲を設定する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１１：第１ステップ）。ここでは説明を簡単にするために、０〜３６０［度］の範囲の全部が探索範囲として設定されるとする。

【0037】

次に、目標位相差（Φ）及び位相差の変化量（Δθ）の初期値を設定する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１２）。上記目標位相差（Φ）の初期値としては、例えばステップＳ１１で設定された探索範囲における最小の位相差（０［度］）が設定され、上記位相差の変化量（Δθ）の初期値としては、例えば５［度］が設定される。尚、上記目標位相差（Φ）の初期値として、ステップＳ１１で設定された探索範囲における最大の位相差（３６０［度］）を設定し、上記位相差の変化量（Δθ）の初期値として負の値（例えば、−５［度］）を設定することも可能である。

【0038】

初期値の設定が終了すると、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音の合成音がマイクロフォン１２で測定され、その測定結果（マイクロフォン１２からの測定信号Ｓ１０で示される値）を記録する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１３：第２ステップ）。ここで、上記の測定結果は、マイクロフォン１２による合成音の測定が行われたときの目標位相差（Φ）に対応付けて記録するのが望ましい。

【0039】

次いで、現在の目標位相差（Φ）に位相差の変化量（Δθ）を加算して、目標位相差（Φ）の値をΔθだけ変化させる処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１４：第２ステップ）。尚、現在の目標位相差（Φ）が０［度］である場合には、かかる処理が行われることによって、目標位相差（Φ）は、Δθ（例えば、５［度］）になる。続いて、ステップＳ１１で設定した探索範囲の全てについて探索が終了したか否かが判断される（ステップＳ１５：第２ステップ）。

【0040】

探索範囲の全てについて探索が終了していないと判断した場合（判断結果が「ＮＯ」の場合）には、ステップＳ１４で変化させた目標位相差が振動装置Ｂ２の制御に反映されるように一定時間待機する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１６：第２ステップ）。ここで、最適位相差推定部３０の待機時間は、予め規定された位相差変更周期（例えば、数十秒〜数分程度）である。

【0041】

ステップＳ１６の処理が終了すると、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音の合成音が再びマイクロフォン１２で測定され、その測定結果（マイクロフォン１２からの測定信号Ｓ１０で示される値）を記録する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１３：第２ステップ）。以下、ステップＳ１５において探索が終了したと判断されるまで（判断結果が「ＹＥＳ」になるまで）、ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理が繰り返され、合成音の測定結果が最適位相差推定部３０に順次記録される。

【0042】

ここで、ステップＳ１５において、ステップＳ１１で設定した探索範囲の全てについて探索が終了したと判断された場合（判断結果が「ＹＥＳ」になった場合）には、測定結果が最小となる複数の位相差を求める（抽出する）処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１７）。具体的に、最適位相差推定部３０は、上記ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理で記録された複数の測定結果のうち、最も値が小さい測定結果と、これに値が近い測定結果（値の差分が予め規定された閾値内に収まる測定結果）とを求め、これらの測定結果が得られたときの位相差（目標位相差（Φ））をそれぞれ求める処理を行う。

【0043】

図４は、本発明の一実施形態において記録される合成音の測定結果の一例を示す図である。尚、図４においては、最適位相差推定部３０に記録される測定結果を黒丸で示している。図２を用いて説明した通り、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差とマイクロフォン１２で測定される合成音の振幅との関係は、基本的には位相差の変化に応じて合成音の振幅がほぼ単調減少又は単調増加する関係にあり、最適位相差に近い値では合成音の振幅がほぼ一定になる関係がある。従って、図４に示す通り、位相差の変化量が同じ（Δθ）であっても、最適位相差に近い位相差で得られる測定結果（Ａ１，Ａ２）は値が殆ど変化しないのに対し、それ以外の位相差（最適位相差に近い位相差以外の位相差）では測定結果の値が大きく変化する。

【0044】

以上の性質を利用し、最適位相差推定部３０は、上記ステップＳ１３〜Ｓ１６の処理で記録された複数の測定結果のうち、最も値が小さい測定結果（Ａ１）とこれに値が近い測定結果（Ａ２）とを求め、これらの測定結果（Ａ１，Ａ２）が得られたときの位相差（Φ１，Φ２）をそれぞれ求める処理を行うことによって、測定結果が最小となる複数の位相差を求めている。尚、ここでの処理は、測定結果（Ａ１，Ａ２）から位相差（Φ１，Φ２）をそれぞれ求める必要があることから、処理を簡単にするために、予めステップＳ１３の処理で測定結果を位相差（目標位相差（Φ））と対応付けて記録するのが望ましい。

【0045】

以上の処理が終了すると、ステップＳ１７の処理で求められた（抽出された）位相差の中央値を算出する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１８）。尚、図４に示す例では、説明を簡単にするために、２つの位相差（Φ１，Φ２）のみが求められているため、算出される中央値は平均値と同じ値になる。

【0046】

以上の処理が終了すると、ステップＳ１８で算出された中央値が最適位相差と推定され、その最適位相差を目標位相差（Φ）に設定する処理が最適位相差推定部３０で行われる（ステップＳ１９：第３ステップ）。これにより、コントローラ１３に設けられた位相差制御部２４によって、演算部２３の演算結果（Φ−θ）が零になるように位相制御され、最終的には振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差（θ）がステップＳ１９で推定された最適位相差となるように制御される（第４ステップ）。

【0047】

尚、以上では、説明を簡単にするために、図３中のステップＳ１１で０〜３６０［度］の範囲の全部を探索範囲として設定した場合を例に挙げて説明した。しかしながら、図５に示す通り、探索に要する時間を短縮するために、０〜３６０［度］の範囲の一部を探索範囲として設定しても良い。図５は、本発明の一実施形態における探索範囲の他の設定例を示す図である。

【0048】

図５（ａ）に示す例では、０〜３６０［度］の範囲のうちの０〜１８０［度］の範囲Ｒ１１が探索範囲に設定されている。図５（ａ）に示す通り、最適位相差αが範囲Ｒ１１内に存在する場合には、範囲Ｒ１１のみを探索するだけで最適位相差を求めることができる。仮に、最適位相差αが範囲Ｒ１１内に存在しない場合には、残りの１８０〜３６０［度］の範囲Ｒ１２を探索範囲に再設定して同様の探索を行えば良い（第５ステップ）。

【0049】

図５（ｂ）に示す例では、０〜３６０［度］の範囲のうちの９０〜２７０［度］の範囲Ｒ２１が探索範囲に設定されている。図５（ｂ）に示す通り、最適位相差αが範囲Ｒ２１内に存在する場合には、範囲Ｒ２１のみを探索するだけで最適位相差を求めることができる。仮に、最適位相差αが範囲Ｒ２１内に存在しない場合には、残りの０〜９０度］の範囲Ｒ２２及び２７０〜３６０［度］の範囲Ｒ２３の少なくとも一方を探索範囲に再設定して同様の探索を行えば良い（第５ステップ）。

【0050】

また、１回目の探索結果に基づいて、２回目の探索範囲を動的に設定しても良い。例えば、例えば、１回目の探索では、０〜３６０［度］の範囲のうちの全部を探索範囲に設定し、位相差の変化量（Δθ）を大きな値（例えば、十〜数十［度］）に設定して粗く探索を行う。そして、２回目の探索では、１回目の測定結果がある閾値以下となる範囲のみを探索範囲に設定し、位相差の変化量（Δθ）を小さな値（例えば、数［度］）に設定して細かく探索を行う、といった具合である。

【0051】

以上の通り本実施形態では、振動装置Ｂ１，Ｂ２間の位相差を変化させる探索範囲を設定し、探索範囲内で位相差を変化させつつ得られるマイクロフォン１２の測定結果（振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる騒音の合成音の測定結果）に基づいて、合成音が最小になる最適位相差を推定するようにしている。これにより、合成音を最小にし得る最適位相差が自動的に得られるため、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発生する騒音を周囲の環境等に応じて効果的に低減することができる。また、作業者等の指示によっても最適位相差が得られるため、環境の変化にも対応することができる。

【0052】

以上、本発明の一実施形態による騒音低減装置及び騒音低減方法について説明したが、本発明は上記実施形態に制限されず、本発明の範囲内で自由に変更が可能である。例えば、上記実施形態では、２つの振動装置Ｂ１，Ｂ２のうちの振動装置Ｂ２のみを制御する例について説明したが、振動装置Ｂ１，Ｂ２の双方を制御するようにしても良い。

【0053】

また、上記実施形態では、近接センサ１１ａ，１１ｂによって振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転状態をそれぞれ検出していたが、エンコーダ（例えば、ロータリーエンコーダ）を用いて振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転状態を検出するようにしても良い。具体的には、振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転軸に、回転量に応じた数のパルスを出力するエンコーダをそれぞれ取り付け、これらエンコーダから単位時間当り出力されるパルスの数によって振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転状態を検出する。

【0054】

また、上記実施形態では、振動装置Ｂ１，Ｂ２の振動状態（動作状態）の検出を、振動装置Ｂ１，Ｂ２に設けられたモータの回転状態を検出することによって行っていたが、篩網の振動を検出することによって、或いは振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる音を検出することによって行うようにしても良い。篩網の振動は、例えばモータの回転を検出する場合と同様に近接センサを用いて検出することができ、或いは篩網に変位センサを設けることによって検出することができる。また、振動装置Ｂ１，Ｂ２から発せられる音は、例えば動作音を測定するマイクロフォンを振動装置Ｂ１，Ｂ２の各々に対して取り付けることによって検出することができる。

【0055】

尚、上記実施形態では、複数の振動装置Ｂ１，Ｂ２（振動動作を行う装置）から発せられる騒音を低減する騒音低減装置１について説明したが、本発明は、複数の回転装置（ファン等の回転動作を行う装置）から発せられる騒音を低減する騒音低減装置に適用することも可能である。つまり、本発明は、周期的な動作を行う複数の対象装置から発せられる騒音を低減する騒音低減装置に適用することが可能である。

【符号の説明】

【0056】

１…騒音低減装置、１１ａ，１１ｂ…近接センサ、１２…マイクロフォン、２０…振動制御部、３０…最適位相差推定部、Ｂ１，Ｂ２…振動装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】