(57)【要約】【課題】  １Ｈｚ以下の極めて低い周波数域から、生活環境内で問題とされる２００Ｈｚ程度までの広い周波数域の音までも再現できて、且つ、計測対象である建築物等に直接取り付けて計測可能な小型の低周波音発生装置を提供すること。【解決手段】一端部を閉塞された筒状の筐体（２）と、筐体（２）の他端部を閉塞する閉塞壁体（９）と、閉塞壁体（９）の中央部に設けられた貫通穴（４）と、貫通穴（４）に貫挿されて取り付けられた筒状のシリンダ体（５）と、シリンダ体（５）に嵌合するピストン体（６）と、閉塞壁体（９）に取り付けられピストン体（６）をシリンダ体（５）に沿って移動せしめるリニアサーボモータ（８）を含む駆動機構（７）とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象である建築物等に直接取り付けて計測可能な低周波音発生装置であって、
筒状の筐体と、
前記筐体の一端部を閉塞する閉塞壁体と、
前記閉塞壁体の中央部に設けられた貫通穴と、
前記貫通穴に貫挿されて取り付けられた筒状のシリンダ体と、
前記シリンダ体に嵌合するピストン体と、
前記閉塞壁体に取り付けられ前記ピストン体を前記シリンダ体に沿って移動せしめるリニアサーボモータを含む駆動機構と、を有することを特徴とする低周波音発生装置。
【請求項２】
前記シリンダ体は円筒状であることを特徴とする請求項１記載の低周波音発生装置。
【請求項３】
前記駆動機構は前記シリンダ体上に取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の低周波音測定装置。
【請求項４】
前記筐体内部に設けられたマイクロフォン手段と、前記マイクロフォン手段から送出される信号に基づいて前記駆動機構を制御する制御手段とを有することを特徴とする請求項１乃至３のうちの１つに記載の低周波音発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、低周波音の建築物等に与える影響を計測するための低周波音発生装置に関し、特に、計測対象である建築物等に直接取り付けて計測可能な小型の低周波音発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
低周波音は、一般的に１００Ｈｚ程度以下の低い周波数の音波と定義されている。かかる周波数域の低周波音が直接的に人体へ与える影響よりも、建築物等の振動などによって間接的に人体へ与える影響が問題となっている。そこで、低周波音の建築物等に与える影響を計測するための低周波音発生装置が開発されている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、油圧アクチュエータによって振動板を振動させて密閉空間内に低周波音を発生させ、該低周波音が建築物等の一部を模した建具などに与える影響を計測する装置を開示している。詳細には、一端部を閉塞された筒状の筐体の閉塞部中央に貫通穴が設けられて、これを閉塞するように振動可能な振動板が取り付けられている。なお、貫通穴の周縁部と振動板の周囲との間には軟質ゴムが与えられて密閉性が高められている。一方、筐体の開口端部には、建築物等の一部を模した建具がこれを閉塞するように取り付けられる。これにより、筐体、建具、及び、振動板で密閉空間が画定される。筐体と別設置されるコンクリート上の油圧アクチュエータによって振動板を振動させると、密閉空間内に低周波音が発生し、建具に与える影響を計測できる。振動板の振動に油圧アクチュエータを用いることで、振動板を大きくして振動変位量を拡大できるから、密閉空間を広くしても大音圧で低周波音を発生させ得ると述べている。
【０００４】
また、再現したい低周波音を密閉空間内に発生させるための構成についても特許文献１は開示している。つまり、密閉空間内にマイクロフォンを設け、発生した低周波音を該マイクロホンで検出し、検出信号を情報処理部によって補正処理した後に、振動板の振動にフィードバックさせるよう油圧アクチュエータを制御するのである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１４７０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に開示の装置のように、振動板の振動に油圧シリンダを含む油圧アクチュエータを用いると、例えば２０Ｈｚ程度の低い周波数域において大きな音波を生成できる。その一方で、生活環境内で問題とされる、より高い周波数、例えば、２００Ｈｚ程度までの広い周波数域の音までを再現するのは困難である。
【０００７】
また、建築物等の一部を模した建具だけでなく、実際の建築物等の設置状況などに応じた測定を行いたいとの要望から、計測対象である建築物等に直接取り付けて計測可能な小型の低周波音発生装置も求められている。
【０００８】
本発明はかかる状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、１Ｈｚ以下の極めて低い周波数域から、生活環境内で問題とされる２００Ｈｚ程度までの広い周波数域の音までも再現できて、且つ、計測対象である建築物等に直接取り付けて計測可能な小型の低周波音発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による低周波音発生装置は、計測対象である建築物等に直接取り付けて計測可能な低周波音発生装置であって、筒状の筐体と、前記筐体の一端部を閉塞する閉塞壁体と、前記閉塞壁体の中央部に設けられた貫通穴と、前記貫通穴に貫挿されて取り付けられた筒状のシリンダ体と、前記シリンダ体に嵌合するピストン体と、前記閉塞壁体に取り付けられ前記ピストン体を前記シリンダ体に沿って移動せしめるリニアサーボモータを含む駆動機構と、を有することを特徴とする。
【００１０】
かかる発明によれば、リニアサーボモータを駆動機構に採用することで同駆動機構を小型化できて且つ振動を大幅に抑制でき、これを筐体の閉塞壁体に取り付けて装置を一体化することができる。故に、計測対象である建築物等に装置を直接取り付けることが可能となる。さらに、同駆動機構は、非常に高い精度でピストン体の位置を制御できて、１Ｈｚ以下の極めて低い周波数域であっても所望する低周波音を忠実に再現できて、しかも応答速度が早いから大音圧で生活環境内で問題とされる２００Ｈｚ程度までの広い周波数域の音までも詳細に再現できるのである。
【００１１】
上記した発明において、前記シリンダ体は円筒状であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、シリンダ体の開口部から放出される低周波音は均一に拡がり、筐体の厚さをより薄くできて、装置を小型化できるのである。
【００１２】
上記した発明において、前記駆動機構は前記シリンダ体上に取り付けられていることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、駆動機構はシリンダ体を介して閉塞壁体に取り付けられ、シリンダ体で振動を吸収して測定に与える駆動機構による振動の影響をより低減できる。
【００１３】
上記した発明において、前記筐体内部に設けられたマイクロフォン手段と、前記マイクロフォン手段から送出される信号に基づいて前記駆動機構を制御する制御手段とを有することを特徴としてもよい。かかる発明によれば、広い周波数域の音までもより詳細に再現できて、衝撃性を有するような超低周波音についても再現が可能となって、衝撃性低周波音の建具への影響をも測定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明による低周波音発生装置の要部を示す斜視図である。
【図２】本発明による低周波音発生装置の要部を示す断面図である。
【図３】本発明による低周波音発生装置の制御方法を示すブロック図である。
【図４】本発明による低周波音発生装置の使用形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の１つの実施例による低周波音発生装置について図１乃至４を用いてその詳細について説明する。
【００１６】
図１に示すように、低周波音発生装置１は、一体の装置であって、筐体２と、これに取り付けられたシリンダ５及びピストン体６と、やはり筐体２に取り付けられたピストン体６を駆動せしめるための駆動機構７とを含む。
【００１７】
図２を併せて参照すると、筐体２は、金属板を略角筒状に組み立てた筒状体である。筐体２の一方の端部には金属板からなる閉塞壁体９が取り付けられて、開口を閉塞している。筐体２の他方の端部は開口端１９として開口している。閉塞壁体９の略中央にはこれを貫通する略円形の貫通穴４が加工されている。
【００１８】
閉塞壁体９の貫通穴４には、金属製の円筒型シリンダ５が貫挿されて略水平になるようにして閉塞壁体９に固定されている。シリンダ５には、閉塞壁体９の主面に対して垂直に伸びるように、ステイ板２０が図示しないボルトで取り付けられている。
【００１９】
ピストン体６は、その周囲にパッキン１２が装着されて、注射器の如く、シリンダ５に嵌合され、シリンダ５の中心軸に沿った方向に移動可能である。かかるパッキン１２は、シリンダ５との摩擦に対して必要な耐摩耗性を有しつつ、「びびり」などを生じない摩擦特性を有する公知のゴムや樹脂などからなる。これにより、ピストン体６とシリンダ５の内壁面との密閉度が高められる。
【００２０】
駆動機構７は、リニアサーボモータ８を含む。リニアサーボモータ８は制御手段１３（図３参照）によってシリンダ５内でのピストン体６の位置を高精度に制御でき、例えば、０．５μｍ単位の非常に高い位置決め制御を可能とする。ここでリニアサーボモータ８は、制振ゴムなどの振動を吸収するバッファ体２２を取り付けられた台２３を介してステイ板２０上に設置されている。つまり、リニアサーボモータ８を含む駆動機構７は、ステイ板２０とシリンダ５とを介して閉塞壁体９に取り付けられている。リニアサーボモータ８は、ピストン体６の位置を比較的低周期で移動させる一方、これに伴い生じる高周波数の振動をバッファ体２２で吸収し、リニアサーボモータ８の動作によるノイズを筐体２に伝達しないのである。
【００２１】
筐体２の開口端１９の周縁部には、後述するように、計測対象となる壁３に低周波音発生装置１を取り付けるための治具１１が取り付けられている。治具１１は、低周波音発生装置１の筐体２の振動が壁３に伝わらないように、例えば制振ゴム等を筐体２と壁３との間に挟むようにして与えられる。なお、治具１１は、筐体２と壁３との密閉度を高める得るよう、壁３の材質や表面状態に合わせて、適宜、変更され得る。
【００２２】
筐体２の内部空間には、低周波音を測定するための圧力検知器からなるマイクロフォン１０が備えられる。マイクロフォン１０は、後述するように、制御手段１３（図３参照）に接続されて、測定された音声信号を駆動機構７の動作にフィ−ドバックさせ得る。
【００２３】
図３に示すように、制御手段１３は、インターフェイス１４、Ａ／Ｄ変換器１６、解析装置１７を含む。解析装置１７は、演算処理装置とメモリなどの記憶装置を有し、リニアサーボモータ８の動作を制御するためのモーションコントローラを内蔵する。インターフェイス１４は、リニアサーボモータ８の動作条件などの入力に使用されるキーボードやマウスなどからなる。出力装置１８は、低周波音の波形を表示するためのプリンタやモニタなどからなる。
【００２４】
次に、上記した低周波音発生装置１の使用方法と動作について図３及び４を用いてその詳細を説明する。
【００２５】
低周波音発生装置１は、計測対象となる建築物の壁３などに開口端１９を密着するようにして、治具１１により壁３に取り付けられる。なお、低周波音発生装置１は小型であるため、図示しない簡単な支柱などで補助的に地面などに対して支えても良い。
【００２６】
まず、操作者はインターフェイス１４を操作して、発生させたい低周波音の波形データを入力し、解析装置１７に蓄積させた後、低周波音発生装置１を始動させる。
【００２７】
解析装置１７は、蓄積された低周波音の波形データに従った動作をリニアサーボモータ８に与えるための制御信号を、内蔵するモーションコントローラに作成させ、これをリニアサーボモータ８へ送信する。リニアサーボモータ８はかかる制御信号に従って動作する。
【００２８】
リニアサーボモータ８は、上記した波形データに従ってピストン体６を振動させる。ピストン体６の振動によってシリンダ５内で空気が圧力変動を生じ、筐体２内の圧力を変動させる。これに伴って低周波音が筐体２内に発生する。ここで、シリンダ５の形状が円筒であるため、シリンダ５の開口先端から拡散する空気の圧力変動は四方に均等に拡散する。故に、筐体２の厚さが小さくとも、計測対象となる建築物の壁３などに面内で均等な低周波音を与え得る。
【００２９】
筐体２内に発生した低周波音はマイクロフォン１０によって測定され、音に対応したアナログ信号が制御手段１３内のＡ／Ｄ変換器１６に向けて送出される。かかるアナログ信号はＡ／Ｄ変換器１６によってデジタル信号へ変換され、変換されたデジタル信号は解析装置１７へ送信される。なお、かかるデジタル信号によって、マイクロフォン１０により測定された低周波音の波形データを、出力装置１８により可視化することもできる。
【００３０】
ところで、低周波音発生装置１は、解析装置１７に蓄積された低周波音の波形データに対応してピストン体６を振動させ低周波音を発生させる。しかしながら、同じピストン体６の振動であっても、伝達媒体である大気状態、例えば、その気温や気圧などによって、発生する低周波音が変化し易いのである。そこで、低周波音発生装置１によって発生させられた低周波音を、所望する低周波音と一致させるように、ピストン体６を制御させてもよい。つまり、低周波音発生装置１により発生される音をマイクロフォン１０によって測定し、これに基づいて解析装置１７において蓄積された低周波音の波形データを補正して使用することもできる。
【００３１】
これには、例えば、インパルス応答による補正が利用できる。かかる補正は公知である故、詳述はしないが、簡潔に説明すると以下の通りである。すなわち、ＴＳＰ（Ｔｉｍｅ  Ｓｔｒｅｔｃｈｅｄ  Ｐｕｌｓｅ）信号を制御手段１３で生成して、これに対応してピストン体６を駆動させる。このとき筐体２内に発生した音をマイクロフォン１０で測定し、測定されたアナログ信号をＡ／Ｄ変換したデジタル信号を時間圧縮したものが、インパルス応答である。このインパルス応答を解析装置１７でフーリエ変換するとともに逆フィルタを作成し、これにより蓄積させた波形データを補正する。かかる補正した波形データに基づいてリニアサーボモータ８を制御すると、所望する低周波音を忠実に再現させることができる。
【００３２】
本実施例によれば、リニアサーボモータ８を駆動機構７に採用することで、油圧ユニットといった大型且つ振動の大きい付属装置などを必要とする油圧アクチュエータに比べて小型の駆動機構とすることができる。このような小型の駆動機構７により、振動を大幅に抑制でき、装置を一体化できて、故に、装置１の運搬や設置が容易となるとともに、計測対象である建築物等に装置１を直接取り付けることが可能となる。つまり、計測対象である壁３に装置１を取り付けてもこれらの振動や騒音により壁３に与えられる影響は小さい。よって、発生させた低周波音の壁３に対する影響を精度良く計測できる。
【００３３】
さらに、油圧アクチュエータに比べ、リニアサーボモータ８はピストン体６の位置を高い精度且つ高い応答速度で制御できる。そのため、シリンダ５及びピストン体６と、これを駆動せしめるリニアサーボモータ８との組み合わせにより、１Ｈｚ以下の極めて低い周波数域から、生活環境内で問題とされる２００Ｈｚ程度までの広い周波数域の音までも大音圧で詳細に再現できるのである。
【００３４】
なお、駆動機構７をシリンダ５に取り付けることで、閉塞壁体９に直接振動を伝えることなく、シリンダ５で振動を吸収できて、測定に与える駆動機構７による振動の影響をより低減できる。特に、駆動機構７とステイ板２０の間にバッファ体２２を取り付けることで、さらに振動の影響を低減できる。
【００３５】
また、筐体内部に設けられたマイクロフォン１０と、マイクロフォン１０から送出される信号に基づいて解析装置１７に蓄積された波形データを補正して駆動機構７を制御する制御手段１３とを有しているので、所望の低周波音を発生させることができる。よって、広い周波数域の音までもより詳細に再現できて、衝撃性を有するような超低周波音についても再現が可能となって、衝撃性低周波音の建具への影響をも測定できる。
【００３６】
以上、本発明による代表的実施例を説明したが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、当業者であれば、本発明の主旨又は添付した請求項の範囲を逸脱することなく種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるだろう。
【符号の説明】
【００３７】
１  低周波音発生装置
２  筐体
３  壁
４  貫通穴
５  シリンダ
６  ピストン体
７  駆動機構
８  リニアサーボモータ
９  閉塞壁体
１０  マイクロフォン
１１  治具
１３  制御手段
１４  インターフェイス
１６  Ａ／Ｄ変換器
１７  解析装置
１９  開口端
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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