(57)【要約】【課題】  騒音の大きさに応じて能動的に騒音を低減することができる防音装置を提供する。【解決手段】  防音装置１は、圧電フィルム２の振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を発生するアクティブ方式の防音装置である。防音装置１は、騒音検出部５によって騒音Ｓ1を検出し、この騒音Ｓ1を打ち消すような音Ｓ2を圧電フィルム２に発生させて騒音Ｓ1を低減する。圧電フィルム２は、振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減する音Ｓ2を発生するフィルムであり、騒音検出部５は騒音Ｓ1を検出するマイクロホンなどの音響電気変換器である。電力発生部６は、騒音検出部５の検出結果に基づいて、圧電フィルム２を振動させるための電力を発生し、制御部７からの指令に基づいて導電部４ａ，４ｂに電流を流し圧電フィルム２の振動面を振動させる。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
騒音を低減する防音装置であって、
振動面を振動させて前記騒音を低減させる音を発生する圧電フィルムを備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項２】
請求項１に記載の防音装置において、
前記騒音を検出する騒音検出部の検出結果に基づいて、前記圧電フィルムを振動させるための電力を発生する電力発生部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項３】
騒音を低減する防音装置であって、
前記騒音を振動面で受けて音圧を電気信号に変換する第１の圧電フィルムと、
前記電気信号によって振動面を振動させて前記騒音を低減させる音を発生する第２の圧電フィルムと、
を備える防音装置。
【請求項４】
請求項３に記載の防音装置において、
前記第１の圧電フィルムが前記騒音を低減させる音を発生するように、前記電気信号を処理する信号処理部を備えること、
を特徴とする防音装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の防音装置において、
前記圧電フィルムは、複数積層されていること、
を特徴とする防音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、騒音を低減する防音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の防音装置は、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)の透明な圧電フィルムと、この圧電フィルムの両面に積層された透明な導電性フィルムからなる２枚の電極と、これらの電極間に接続された抵抗などを備えている（例えば、特許文献１参照）。このような従来の防音装置は、自動車や列車の走行によって生ずる騒音（振動エネルギー）を圧電フィルムによって電気エネルギーに変換して、この電気エネルギーを抵抗によって消費し、騒音による振動を減衰させている。
【０００３】
【特許文献１】特開平10-018239号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような従来の防音装置は、騒音による振動エネルギーを受動的に熱エネルギーに変換するパッシブ方式の防音装置である。このため、従来の防音装置では、騒音の大きさに応じて能動的に騒音を低減することができないという問題点があった。また、従来の防音装置では、パッシブ方式であるため騒音によって導電性フィルムが振動し、その振動エネルギー（振動による電気エネルギー）分だけしか騒音を低減することができず、導電性フィルム自体の振動に対する物性値に依存してしまい、その物性値以上の騒音低減効果を発現することができない問題点があった。
【０００５】
この発明の課題は、騒音の大きさに応じて能動的に騒音を低減することができる防音装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
なお、この発明の実施形態に対応する符号を付して説明するが、この実施形態に限定するものではない。
請求項１の発明は、騒音（Ｓ1）を低減する防音装置であって、振動面を振動させて前記騒音を低減させる音を発生する圧電フィルム（２）を備えることを特徴とする防音装置（１）である。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の防音装置において、前記騒音を検出する騒音検出部（５）の検出結果に基づいて、前記圧電フィルムを振動させるための電力を発生する電力発生部（６）を備えることを特徴とする防音装置である。
【０００８】
請求項３の発明は、騒音（Ｓ1）を低減する防音装置であって、前記騒音を振動面で受けて音圧を電気信号に変換する第１の圧電フィルム（２Ａ）と、前記電気信号によって振動面を振動させて前記騒音を低減させる音（Ｓ2）を発生する第２の圧電フィルム（２Ｂ）とを備える防音装置（１）である。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の防音装置において、前記第１の圧電フィルムが前記騒音を低減させる音を発生するように、前記電気信号を処理する信号処理部（９）を備えることを特徴とする防音装置である。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の防音装置において、前記圧電フィルムは、複数積層されていることを特徴とする防音装置である。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によると、騒音の大きさに応じて能動的に騒音を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
（第１実施形態）
以下、図面を参照して、この発明の第１実施形態について詳しく説明する。
図１は、この発明の第１実施形態に係る防音装置の分解状態を示す斜視図である。図２は、この発明の第１実施形態に係る防振部材の平面図である。図３は、図２のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。
【００１３】
図１〜図３に示す防音装置１は、騒音Ｓ1を低減する装置である。防音装置１は、圧電フィルム２と、電極層３ａ，３ｂと、導電部４ａ，４ｂと、騒音検出部５と、電力発生部６と、制御部７などを備えており、この圧電フィルム２の振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を発生するアクティブ方式の防音装置である。防音装置１は、騒音検出部５によって騒音Ｓ1を検出し、この騒音Ｓ1を打ち消すような音Ｓ2を圧電フィルム２に発生させて騒音Ｓ1を低減する。防音装置１は、音源の移動方向に沿って左右方向及び上下方向に複数並べて設置可能であり、搬送や設置作業が容易なように予めユニット化されている。防音装置１は、例えば、騒音Ｓ1を発生するエンジンなどの機器の周囲、車両の床下、吸音又は遮音を目的とする防音体として使用される。
【００１４】
図１〜図３に示す圧電フィルム２は、振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減する音Ｓ2を発生するフィルムである。圧電フィルム２は、共振周波数で吸音性があり自由振動が可能な圧電性高分子膜又は分散型圧電高分子膜である。このような圧電フィルム２は、例えば、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)のフィルムや、有機系の誘電体又は強誘電体を非誘電体に分散させたフィルムなどである。圧電フィルム２は、騒音Ｓ1による振動を電気信号に変換する機械電気変換部として機能し、騒音Ｓ1による振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【００１５】
電極層３ａ，３ｂは、圧電フィルム２に電気的に接続された接点部分である。電極層３ａ，３ｂは、圧電フィルム２の両面にそれぞれ積層されており、圧電フィルム２の両面全域を被覆するように形成されている。このような電極層３ａ，３ｂは、例えば、金属、金属酸化物又はカーボンなどの導電性材料を蒸着、シルクスクリーン印刷又はイオンスパッタリングなどの方法によって圧電フィルム２の両面に形成されたり、導電性材料を含有する樹脂又は導電性高分子などの導電性樹脂を圧電フィルム２の両面に多層化され形成される。
【００１６】
図１に示す導電部４ａ，４ｂは、圧電フィルム２が発生する電流が流れる部分である。導電部４ａ，４ｂは、一方の端部が電極層３ａ，３ｂにそれぞれ接続されており、他方の端部が電力発生部６に接続されている。導電部４ａ，４ｂは、例えば、電極層３ａ，３ｂの表面に印刷などによって一体に形成されている。
【００１７】
騒音検出部５は、騒音Ｓ1を検出する部分であり、音響エネルギーを電気エネルギーに変換するマイクロホンなどの音響電気変換器である。騒音検出部５は、騒音Ｓ1の音圧に応じた電気信号を制御部７に出力する。電力発生部６は、騒音検出部５の検出結果に基づいて、圧電フィルム２を振動させるための電力を発生する部分であり、制御部７からの指令に基づいて導電部４ａ，４ｂに電流を流し圧電フィルム２の振動面を振動させる。制御部７は、圧電フィルム２が騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を発生するように、騒音検出部５の検出結果に基づいて電力発生部６を制御する部分である。制御部７は、騒音Ｓ1を打ち消すような音Ｓ2を圧電フィルム２が発生するように電力発生部６を制御し、電力発生部６が圧電フィルム２に供給する電力を調整する。
【００１８】
次に、この発明の第１実施形態に係る防音装置の動作を説明する。
図１〜図３に示す防音装置１を道路や軌道に沿って設置した状態で、道路や軌道に沿って自動車や列車が走行すると騒音Ｓ1が発生すると、騒音検出部５がこの騒音Ｓ1を検出する。騒音検出部５の検出結果に基づいて電力発生部６を制御部７が制御すると、導電部４ａ，４ｂを通じて電極層４ａ，４ｂに電力発生部６から電流が流れる。その結果、圧電フィルム２の振動面が振動して、騒音Ｓ1を打ち消すような音Ｓ2を圧電フィルム２が発生し、自動車や列車が走行したときに発生する騒音Ｓ1が低減する。
【００１９】
この第１実施形態に係る防音装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第１実施形態では、振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を圧電フィルム２が発生する。その結果、圧電フィルム２が発生する音Ｓ2によって能動的に騒音Ｓ1を低減することができる。
【００２０】
(2) この第１実施形態では、騒音Ｓ1を検出する騒音検出部５の検出結果に基づいて、圧電フィルム２を振動させるための電力を電力発生部６が発生する。このため、例えば、騒音Ｓ1の波長と半波長ずれた波長の音Ｓ2を圧電フィルム２が発生するように、電力発生部６が圧電フィルム２に電力を供給しこの騒音Ｓ1を音Ｓ2によって打ち消し騒音Ｓ1を低減することができる。
【００２１】
（第２実施形態）
図４は、この発明の第２実施形態に係る防音装置の分解状態を示す斜視図である。
図４に示す防音装置１は、圧電フィルム２Ａ，２Ｂと、電極層３ａ，３ｂと、導電部４ａ，４ｂと、電力発生部６と、制御部７と、電圧測定部８と、信号処理部９などを備えている。圧電フィルム２Ａ，２Ｂは、図１〜図３に示す圧電フィルム２と同一部材であり、圧電フィルム２Ａは騒音Ｓ1を振動面で受けて音圧を電気信号に変換し、圧電フィルム２Ｂはこの電気信号によって振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減させる。防音装置１は、騒音Ｓ1による振動エネルギーを圧電フィルム２Ａによって電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーによって圧電フィルム２Ｂの振動面を振動させて音Ｓ2を発生して、この音Ｓ2によって騒音Ｓ1を打ち消し低減させるアクティブ方式の防音装置である。
【００２２】
図４に示す電力発生部６は、圧電フィルム２Ｂを振動させるための電力を発生する部分である。電力発生部６は、制御部７からの指令に基づいて圧電フィルム２Ｂ側の導電部４ａ，４ｂに電流を流し圧電フィルム２Ｂの振動面を振動させる補助電源として機能する。制御部７は、圧電フィルム２Ｂが騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を発生するように電力発生部６及び信号処理部９を制御する部分である。制御部７は、電圧測定部８の測定結果に基づいて圧電フィルム２Ａが出力する電流値が所定値を下回るような微小電流であると判断したときには、騒音Ｓ1を打ち消すような波長の音Ｓ2を圧電フィルム２Ｂが発生するように、電力発生部６から圧電フィルム２Ｂに供給する電力を調整する。
【００２３】
電圧測定部８は、圧電フィルム２Ａ側の電極層３ａ，３ｂ間の電圧を測定する部分である。電圧測定部８は、電極層３ａ，３ｂ間の電圧値を測定し、この測定結果を制御部７に出力する。信号処理部９は、圧電フィルム２Ａが騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を発生するように、この圧電フィルム２Ａが出力する電気信号を処理する部分である。信号処理部９は、例えば、圧電フィルム２Ａが出力する電気信号を増幅するとともに、騒音Ｓ1の波長と半波長ずれた音Ｓ2を圧電フィルム２Ｂが発生するようにこの電気信号を処理する電気回路などを備えている。
【００２４】
この発明の第２実施形態に係る防音装置には、以下に記載するような効果がある。
(1) この第２実施形態では、騒音Ｓ1を振動面で受けて音圧を電気信号に圧電フィルム２Ａが変換し、この電気信号によって振動面を振動させて騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を圧電フィルム２Ｂが発生する。このため、騒音Ｓ1による振動エネルギーを圧電フィルム２Ａによって電気エネルギーに変換し、この電気エネルギーを利用して圧電フィルム２Ｂを振動させて音Ｓ2を発生させて騒音Ｓ1を低減することができる。
【００２５】
(2) この第２実施形態では、騒音Ｓ1を低減させる音Ｓ2を圧電フィルム２Ｂが発生するように、圧電フィルム２Ａが出力する電気信号を信号処理部９が処理する。このため、例えば、圧電フィルム２Ａが出力する微小電流を増幅したり、騒音Ｓ1の波長と半波長ずれた音Ｓ2を圧電フィルム２Ｂが発生したりするように、圧電フィルム２Ａに流れる電流を調整することができる。
【００２６】
（第３実施形態）
図５は、この発明の第３実施形態に係る防音装置の断面図である。
図５に示す防音装置１は、２枚の圧電フィルム２と、電極層３ａ，３ｂと、絶縁層１０などを備えている。絶縁層１０は、２枚の圧電フィルム２を電気的に絶縁する部分であり、電極層３ａと電極層３ｂとの間に挟み込まれた絶縁フィルム、又はこれらの間に塗布された絶縁塗料などである。この第３実施形態には、第１実施形態及び第２実施形態の効果に加えて、騒音低減効果をより一層向上させることができる。
【００２７】
（他の実施形態）
この発明は、以上説明した実施形態に限定するものではなく、以下に記載するように種々の変形又は変更が可能であり、これらもこの発明の範囲内である。
この第１実施形態では、電力発生部６を制御部７がフィードバック制御しているが、電力発生部６を制御部７がフィードフォワード制御することもできる。また、この第２実施形態では、電圧測定部８の測定結果に基づいて電力発生部６を制御部７が制御しているがこのような構成に限定するものではない。例えば、図４に示す電圧測定部８を省略して図１に示す騒音検出部５を設置し、この騒音検出部５の検出結果に基づいて電力発生部６を制御部７が制御することもできる。さらに、この第３実施形態では、圧電フィルム２を２枚積層する場合を例に挙げて説明したが、圧電フィルム２を３枚以上積層することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】この発明の第１実施形態に係る防音装置の分解状態を示す斜視図である。
【図２】この発明の第１実施形態に係る防振部材の平面図である。
【図３】図２のIII-III線で切断した状態を示す断面図である。
【図４】この発明の第２実施形態に係る防音装置の分解状態を示す斜視図である。
【図５】この発明の第３実施形態に係る防音装置の断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１  防音装置
２，２Ａ，２Ｂ  圧電フィルム
３ａ，３ｂ  電極層
４ａ，４ｂ  導電部
５  騒音検出部
６  電力発生部
７  制御部
８  電圧測定部
９  信号処理部
１０  絶縁層
Ｓ1  騒音
Ｓ2  音
【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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